第4次课特种陶瓷的烧结课件.ppt

1、绪论绪论第一章第一章 特种陶瓷生产工艺原理特种陶瓷生产工艺原理第二章第二章 结构陶瓷结构陶瓷第三章第三章 功能陶瓷功能陶瓷第七章第七章 薄膜材料薄膜材料第八章第八章 生物陶瓷生物陶瓷第九章第九章 新能源材料新能源材料第十章第十章 环境材料环境材料第四章第四章 特种玻璃特种玻璃第五章第五章 人工晶体人工晶体第六章第六章 无机纤维无机纤维1.31.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法 配料计算配料计算 配料制备配料制备 混合混合 塑化塑化 造粒造粒1.31.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法 坯料含水量坯料含水量3040%成型成型方法方法冷法冷法石膏模石膏模普通注浆普通注浆强化注浆强化注

2、浆有模有模无模无模等静压成型法：等静压成型法：使用橡皮膜使用橡皮膜，坯料含水量，坯料含水量1.53%干压成型法干压成型法：使用钢模使用钢模 ，坯料含水量坯料含水量68% 可塑成型法可塑成型法坯料含水量坯料含水量1826%注浆成型注浆成型法法热法（热法（热压铸法热压铸法）：钢模）：钢模1.31.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法 1.31.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法1.3.5 1.3.5 模压成型模压成型 一、工艺原理为：一、工艺原理为： 1.31.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法1.3.5 1.3.5 模压成型模压成型三、加压方式和压力分布三、加压方式和压力分布加压

3、方式和压力分布关系图加压方式和压力分布关系图(横条线为等密度线横条线为等密度线)a单面加压；单面加压；b双面同时加压；双面同时加压；c双面先后加压；双面先后加压；d四面加压四面加压 第一章第一章 特种陶瓷工艺原理特种陶瓷工艺原理1.1 1.1 特种陶瓷粉体的物理性能特种陶瓷粉体的物理性能1.2 1.2 特种陶瓷粉体的制备方法特种陶瓷粉体的制备方法1.3 1.3 特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结材料性质材料性质 结构结构化学组成、矿物组成化学组成、矿物组成显微结构显微结构晶粒尺寸及分布晶粒尺寸及分布气孔尺

4、寸及分布气孔尺寸及分布晶界体积分数晶界体积分数改变改变目的目的：粉状物料变成致密体。：粉状物料变成致密体。陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高温材料陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高温材料特种陶瓷特种陶瓷 应用应用烧结烧结1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结如何改变材料性质：如何改变材料性质： 1 1、)f(G21- 断裂强度断裂强度晶粒尺寸晶粒尺寸G 强度强度 2 2、气孔、气孔 强度强度( (应力集中点应力集中点) )； 透明度透明度( (散射散射) )； 铁电性和磁性。铁电性和磁性。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结收缩收缩收缩收缩ab收缩收缩c1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种

5、陶瓷的烧结 烧结：烧结： 陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称; ;随随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒长大，空隙（气孔）和晶界逐渐减少，通过物质的粒长大，空隙（气孔）和晶界逐渐减少，通过物质的传递，其传递，其总体积总体积V 、气孔率、气孔率 、强度、强度 、致密度、致密度 ，成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体的过程。成为坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体的过程。 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结 烧结烧结 定义定义2 2：由于分子或原子的吸引，通过加热使粉体产由于分子或原

6、子的吸引，通过加热使粉体产生颗粒粘结，并进一步生颗粒粘结，并进一步经过物质迁移经过物质迁移使粉体产生强度并使粉体产生强度并致密化和再结晶的过程。致密化和再结晶的过程。 衡量烧结的指标衡量烧结的指标: :收缩率、气孔率、相对密度收缩率、气孔率、相对密度 热力学依据：热力学依据：烧结是系统总能量减少的过程。烧结是系统总能量减少的过程。 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结一、特种陶瓷的烧结概论一、特种陶瓷的烧结概论二、特种陶瓷的烧结方法二、特种陶瓷的烧结方法 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结一、特种陶瓷烧结理论一、特种陶瓷烧结理论二、烧结过程中的晶粒生长二、烧结过程中的晶粒生长

7、三、陶瓷烧结过程的影响因素三、陶瓷烧结过程的影响因素 1.4.1 1.4.1 特种陶瓷烧结概论特种陶瓷烧结概论1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象 烧结过程中刚烧结过程中刚开始只有点接触开始只有点接触，在表面能减在表面能减少的推动力下少的推动力下物质向颗粒间的颈部和气孔部位填物质向颗粒间的颈部和气孔部位填充充，细小的颗粒间开始形成晶界。，细小的颗粒间开始形成晶界。两颗粒烧结模型两颗粒烧结模型多颗粒烧结模型多颗粒烧结模型1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.1 1.4.1.1 特

8、种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象 随着连通气孔不断随着连通气孔不断缩小，形成晶界网络，缩小，形成晶界网络，最终气孔相互不再连最终气孔相互不再连通，形成孤立的气孔通，形成孤立的气孔布于晶粒相交的位置布于晶粒相交的位置或晶粒内部。或晶粒内部。如图所如图所示示1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结a a收缩收缩b b收缩收缩无气孔的无气孔的多晶体多晶体c c说明：说明：a a: : 颗粒聚集颗粒聚集b b: : 开口堆积体中颗开口堆积体中颗 粒中心逼近粒中心逼近c c: : 封闭堆积体中颗封闭堆积体中颗 粒中心逼近粒中心逼近收缩收缩烧结现象示意图烧结现象示意图1.4.

9、1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结 (a) 固相烧结固相烧结(Al2O3)和和 (b) 液相烧结样品液相烧结样品 (98W-1Ni-1F (wt%)的显微结构的显微结构 1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结烧结与熔融烧结与熔融相同点：相同点： 都是由原子热振动而引起的都是由原子热振动而引起的不同点：不同点： 熔融时熔融时全部组元全部组元都转变为液相都转变为液相 烧结时烧结时至少有一组元至少有一组元是处于

10、固态是处于固态烧结是在低于固态物质的熔融温度下进行的烧结是在低于固态物质的熔融温度下进行的。泰曼指出，烧结温度泰曼指出，烧结温度Ts与其熔点与其熔点Tm之间关系的一般规律之间关系的一般规律：金属粉末金属粉末TsTs（0.30.30.40.4）TmTm无机盐类无机盐类Ts 0.57TmTs 0.57Tm硅酸盐类硅酸盐类TsTs（0.80.80.90.9）TmTm1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结 按照烧结时是否出现液相，可将烧结分为两类：按照烧结时是否出现液相，可将烧结分为两类： 固相烧结固相烧

11、结液相烧结液相烧结烧结温度下基本上无液相出烧结温度下基本上无液相出现的烧结，如高纯氧化物之现的烧结，如高纯氧化物之间的烧结过程。间的烧结过程。有液相参与下的烧结，如多组有液相参与下的烧结，如多组分物系在烧结温度下常有液相分物系在烧结温度下常有液相出现。出现。1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论2 2、烧结动力、烧结动力粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，这就是粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，这就是烧结的烧结的推动力推动力

12、。SV GB1）能量差）能量差能量差、压力差、空位差能量差、压力差、空位差如：如：粒度为粒度为1m的材料烧结后，的材料烧结后，G8.3J/g； -石英与石英与-石英之间的多晶转变时，石英之间的多晶转变时，G 1.7KJ/mol； 一般化学反应前后能量变化，超过一般化学反应前后能量变化，超过 200KJ/mol.烧结不能自发进行，烧结不能自发进行，必须对粉体加以高温必须对粉体加以高温，才能促使粉末体转，才能促使粉末体转变为烧结体。由于热力学更稳定，所以变为烧结体。由于热力学更稳定，所以烧结是一个不可逆过程。烧结是一个不可逆过程。烧结的难易以烧结的难易以GBGB晶界能晶界能/SVSV表面能表面能

13、比值来衡量：比值来衡量：GBGB/SVSV，烧结越困难，烧结越困难1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论2 2、烧结动力、烧结动力 被水膜包裹的两固体球的粘附被水膜包裹的两固体球的粘附 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结由表面张力作用产生的压力差：由表面张力作用产生的压力差：rP2或或)11(21rrP2）压力差）压力差3）空位差）空位差颗粒的弯曲表面上存在有压力差颗粒的弯曲表面上存在有压力差颗粒表面上的空位浓度与内部浓度之差颗粒表面上的空位浓度与内部浓度之差03CRTC1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结

14、理论特种陶瓷烧结理论2 2、烧结动力、烧结动力1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论3 3、烧结过程中的物质传递、烧结过程中的物质传递 烧结过程除了要有推动力外还烧结过程除了要有推动力外还必须有物质的传递必须有物质的传递过程过程，这样才能使气孔逐渐得到填充，使坯体由疏松，这样才能使气孔逐渐得到填充，使坯体由疏松变得致密。变得致密。气相传质气相传质 蒸发蒸发- -凝聚传质凝聚传质扩散传质扩散传质流动传质流动传质 塑性流动塑性流动 粘性流动粘性流动溶解溶解- -沉淀传质沉淀传质 dxdvSFdxdvfPC fC 固相烧结固相烧结

15、相结相结液烧液烧1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结一、特种陶瓷烧结理论一、特种陶瓷烧结理论二、烧结过程中的晶粒生长二、烧结过程中的晶粒生长三、陶瓷烧结过程的影响因素三、陶瓷烧结过程的影响因素 1.4.1 1.4.1 特种陶瓷烧结概论特种陶瓷烧结概论1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.2 1.4.1.2 烧结过程中的晶粒生长烧结过程中的晶粒生长 与烧结传质过程同时进行与烧结传质过程同时进行 1、基本概念、基本概念 2）初次再结晶：）初次再结晶：指已发生塑性形变的基质中出现新生的无应指已发生塑性形变的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。变晶粒的成核和长大过程。

16、1） 晶粒生长：晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平衡晶粒尺寸在不无应变的材料在热处理时，平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。改变其分布的情况下，连续增大的过程。3）二次再结晶：）二次再结晶：指少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过指少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程，又称晶粒异常长大和晶粒不连续生长。程，又称晶粒异常长大和晶粒不连续生长。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.2 1.4.1.2 烧结过程中的晶粒生长烧结过程中的晶粒生长 与烧结传质过程同时进行与烧结传质过程同时进行 2、晶粒生长实质、晶粒生长实质 晶粒长大晶粒长大不是不是小晶粒相互粘结，小晶

17、粒相互粘结，而是而是晶界移动的结果；晶界移动的结果； 晶粒生长取决于晶粒生长取决于晶界移晶界移 动的速率动的速率。动力：动力：晶界两边物质的自由焓之差晶界两边物质的自由焓之差 G使使晶界向曲率中心晶界向曲率中心移动；移动；小晶粒长大，界面能小晶粒长大，界面能 晶界结构晶界结构(A)及原子跃迁的能量变化及原子跃迁的能量变化最终：晶界平直化，界面两侧自由能最终：晶界平直化，界面两侧自由能相等为止。相等为止。 晶粒长大的几何情况：晶粒长大的几何情况： 晶界上有界面能作用，晶粒形成一个与肥皂泡沫相似晶界上有界面能作用，晶粒形成一个与肥皂泡沫相似 的三维阵列；的三维阵列； 边界表面能边界表面能相同相同，

18、界面夹角呈，界面夹角呈1200夹角，晶粒呈正六边形；夹角，晶粒呈正六边形； 实际表面能实际表面能不同不同，晶界有一定曲率，晶界有一定曲率， 使使晶界向曲率中心晶界向曲率中心 移动移动。 晶界上杂质、气泡如果不与主晶相形成液相，晶界上杂质、气泡如果不与主晶相形成液相， 则阻碍晶界移动。则阻碍晶界移动。 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结晶界移动晶界移动 气孔位于气孔位于晶界晶界上上移动移动？阻碍阻碍？影响因素影响因素： 晶界曲率；晶界曲率； 气孔直径、数量；气孔直径、数量； 气孔作为空位源向晶界扩散的速度气孔作为空位源向晶界扩散的速度 气孔内气体压力大小；气孔内气体压力大小； 包裹气孔

19、的晶粒数。包裹气孔的晶粒数。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.2 1.4.1.2 烧结过程中的晶粒生长烧结过程中的晶粒生长1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结一、特种陶瓷烧结理论一、特种陶瓷烧结理论二、烧结过程中的晶粒生长二、烧结过程中的晶粒生长三、陶瓷烧结过程的影响因素三、陶瓷烧结过程的影响因素 1.4.1 1.4.1 特种陶瓷烧结概论特种陶瓷烧结概论1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷烧结过程的影响因素陶瓷烧结过程的影响因素 烧结温度、时间和粉体粒度；烧结温度、时间和粉体粒度； 添加剂：添加剂：促进烧结；促进烧结；

20、阻滞剂：阻滞剂：阻碍晶粒长大，控制烧结速度；阻碍晶粒长大，控制烧结速度； 烧结气氛、压力。烧结气氛、压力。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷烧结过程的影响因素陶瓷烧结过程的影响因素一、烧结温度和时间的影响一、烧结温度和时间的影响 1、烧结温度、烧结温度2、烧结时间、烧结时间T ，P蒸蒸，D扩扩，促进烧结促进烧结T 过高：过高：1）浪费燃料，不经济；浪费燃料，不经济； 2）促使二次再结晶，使制品性能恶化；促使二次再结晶，使制品性能恶化； 3）液相量增多，液相量增多，急剧下降，使制品变形。急剧下降，使制品变形。延长延长t ，会不同程度的促进烧结的完成；

21、会不同程度的促进烧结的完成；但是，在烧结后期，不合理的延长但是，在烧结后期，不合理的延长t，会加剧会加剧二次再结晶二次再结晶的作用，得不到致密的制品。的作用，得不到致密的制品。二、原始粉料粒度的影响二、原始粉料粒度的影响 1、物料粒度、物料粒度 r ，总表面能，则：总表面能，则： 1）烧结推动力）烧结推动力； 2）原子扩散距离原子扩散距离 ； 3）液相中的溶解度液相中的溶解度。使烧结过程加速使烧结过程加速例如：例如：粒度粒度 r 由由2m 0.5m ，烧结速率，烧结速率 ，64倍倍 ，相当于烧结温度降低了相当于烧结温度降低了150300。 31rdtd1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧

22、结1.4.1.3 1.4.1.3 陶瓷烧结过程的影响因素陶瓷烧结过程的影响因素当添加物能与烧结物形成固溶体时，将使晶格畸变而得当添加物能与烧结物形成固溶体时，将使晶格畸变而得到活化。故可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，这到活化。故可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，这对于形成缺位型或间隙型固溶体尤为强烈。对于形成缺位型或间隙型固溶体尤为强烈。三、外加剂的作用三、外加剂的作用 1、外加剂与烧结主体形成固溶体、外加剂与烧结主体形成固溶体例如：在例如：在Al2O3烧结中，通常加入少量烧结中，通常加入少量Cr2O3或或TiO2促进烧结促进烧结烧结时若有适当的液相，往往会大大促进颗粒重排和烧结时若

23、有适当的液相，往往会大大促进颗粒重排和传质过程。添加物能在较低温度下产生液相以促进烧结。传质过程。添加物能在较低温度下产生液相以促进烧结。2、外加剂与烧结主体形成液相、外加剂与烧结主体形成液相添加物本身熔点较低；添加物本身熔点较低；添加物与烧结物形成多元低共熔物。添加物与烧结物形成多元低共熔物。外加剂与烧结物成形成的新的化合物包裹于表面，会外加剂与烧结物成形成的新的化合物包裹于表面，会抑制晶界移动速率，防止晶粒的异常长大，促使坯体致抑制晶界移动速率，防止晶粒的异常长大，促使坯体致密化的进行。密化的进行。3、外加剂与烧结主体形成化合物、外加剂与烧结主体形成化合物 抑制晶粒长大抑制晶粒长大例如：在

24、例如：在Al2O3烧结中，加入烧结中，加入MgO或或MgF2，高，高T下，形成下，形成MgAl2O4（尖晶石）。（尖晶石）。4、外加剂阻止晶型转变、外加剂阻止晶型转变有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大体积效应，有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大体积效应，这就会使烧结致密化发生困难，并容易引起坯体开裂；这时这就会使烧结致密化发生困难，并容易引起坯体开裂；这时若能选用适宜的掭加物加以抑制，即可促进烧结。若能选用适宜的掭加物加以抑制，即可促进烧结。例如：在例如：在ZrO2中加入中加入5的的CaO。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结一、特种陶瓷的烧结概论一、特种陶瓷的烧结概论二、

25、特种陶瓷的烧结方法二、特种陶瓷的烧结方法 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法 普通烧结普通烧结 低温烧结低温烧结 热压烧结热压烧结 气氛烧结气氛烧结 反应烧结反应烧结 其它烧结方法其它烧结方法1. 普通烧结（常压烧结）：普通烧结（常压烧结）： 又称无压烧结。属于在大气压条件下坯体又称无压烧结。属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。在无外加动力下材料开始烧自由烧结的过程。在无外加动力下材料开始烧结，结，温度一般达到材料的熔点温度一般达到材料的熔点.即可。即可。在此温度下固相烧结能引起在此温度下固相烧结能引起足够原子扩散足够原子

26、扩散，液，液相烧结可相烧结可促使液相形成或由化学反应产生液相促使液相形成或由化学反应产生液相促进扩散和粘滞流动的发生促进扩散和粘滞流动的发生。 1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法1. 普通烧结（常压烧结）：普通烧结（常压烧结）：1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法高温隧道窑高温隧道窑1. 普通烧结（常压烧结）：普通烧结（常压烧结）：1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法实验用电炉实验用电炉1.

27、 普通烧结（常压烧结）：普通烧结（常压烧结）：1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法最高使用温度最高使用温度2500专门用于高新材料的烧结专门用于高新材料的烧结,如常压烧结碳化硅、氮化如常压烧结碳化硅、氮化硅、其他复合材料的烧结硅、其他复合材料的烧结。HTF-300无压烧结碳化硅生产炉无压烧结碳化硅生产炉1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法2、低温烧结、低温烧结（p74) 低温烧结方法主要有以下几种：低温烧结方法主要有以下几种： 1）引入）引入添加剂添加剂； 使

28、使晶格空位晶格空位增加，易于扩散；增加，易于扩散； 使使液相液相在较低的温度下生成，使晶体能粘性流动。在较低的温度下生成，使晶体能粘性流动。 2）压力烧结（热压烧结）；）压力烧结（热压烧结）； 3）使用易于烧结的粉料（如超细粉）使用易于烧结的粉料（如超细粉）1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法3 3、热压烧结、热压烧结 对于同一材料而言，对于同一材料而言，压力烧结与常压烧结相比压力烧结与常压烧结相比，烧结温度低的多，烧结体中气孔率也低，所得的烧结烧结温度低的多，烧结体中气孔率也低，所得的烧结体致密。且较低的温度抑制了晶粒生长，

29、具有较高的体致密。且较低的温度抑制了晶粒生长，具有较高的强度强度。 一般热压法一般热压法 高温等静压法高温等静压法1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法3 3、热压烧结、热压烧结 一般热压法一般热压法 是是对较难烧结的对较难烧结的粉料或生坯粉料或生坯在模具在模具内施加压力，同时内施加压力，同时升温烧结的工艺升温烧结的工艺。加压操作有：恒压加压操作有：恒压法；分段加压法；法；分段加压法；高温加压法；真空高温加压法；真空热压法；气氛热压热压法；气氛热压法；连续热压法等法；连续热压法等。热压装置示意图热压装置示意图1.4 1.4 特种

30、陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法3 3、热压烧结、热压烧结 一般热压法一般热压法真空热压烧结炉真空热压烧结炉主要技术参数：主要技术参数： 1.最高温度：最高温度：2000（也可做（也可做2300）2.工作区尺寸：工作区尺寸：160160mm3.额定功率：额定功率：40KW4.极限真空度：极限真空度：6.6710-3Pa5.液压系统压强：液压系统压强：16MPa6.压力输入：电动压力线性可调压力输入：电动压力线性可调7.压头直径：压头直径：80-120mm（由用户选择）（由用户选择）8.显示方式：位移、压力数字显示显示方式：位移、压力数字显示1

31、.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法3 3、热压烧结、热压烧结 高温等静压法高温等静压法 该方法适合该方法适合制作形状较复杂的制品制作形状较复杂的制品，而且材料的，而且材料的性能随着制品密度均匀性的改善而提高，比一般冷压性能随着制品密度均匀性的改善而提高，比一般冷压烧结的制品强度可提高烧结的制品强度可提高30%-50%30%-50%，比一般热压烧结可提，比一般热压烧结可提高高10%-15%,10%-15%,一般性能要求高的产品均需采用此种工艺。一般性能要求高的产品均需采用此种工艺。 但须指出的是，可选用的磨具及封装材料不多：但须

32、指出的是，可选用的磨具及封装材料不多： 耐高温金属耐高温金属( (不锈钢、不锈钢、TiTi、TaTa等等) )和和石英玻璃石英玻璃1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法3 3、热压烧结、热压烧结 高温等静压法高温等静压法1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法 4 4、气氛烧结、气氛烧结 对于空气中很难烧结的制品对于空气中很难烧结的制品（如透光体或非氧化如透光体或非氧化物物），），为减少气孔或防止其氧化为减少气孔或防止其氧化，研究了气氛烧结方，研究了气氛烧结方法。在

33、炉膛内通入一定气体，形成所要求的气氛，在法。在炉膛内通入一定气体，形成所要求的气氛，在此气氛下进行烧结。此气氛下进行烧结。 透明透明Al2O3：高纯，：高纯，无气孔无气孔，真空或氢气中烧结真空或氢气中烧结。 非氧化物陶瓷：非氧化物陶瓷：Si3N4、SiC 氮气或惰性气体中烧结氮气或惰性气体中烧结。 高温下易挥发成分的材料：高温下易挥发成分的材料：添加气氛片，使其挥发形添加气氛片，使其挥发形成分压成分压。1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结1.4.2 1.4.2 特种陶瓷的烧结方法特种陶瓷的烧结方法5 5、其它烧结方法、其它烧结方法 电场烧结电场烧结 超高压烧结超高压烧结 活化烧结活化烧结 反应烧结或强化烧结反应烧结或强化烧结 活化热压烧结活化热压烧结 自蔓延烧结法自蔓延烧结法1.4 1.4 特种陶瓷的烧结特种陶瓷的烧结a a收缩收缩b b收缩收缩无气孔的无气孔的多晶体多晶体c c说明：说明：a a: : 颗粒聚集颗粒聚集b b: : 开口堆积体中颗开口堆积体中颗 粒中心逼近粒中心逼近c c: : 封闭堆积体中颗封闭堆积体中颗 粒中心逼近粒中心逼近收缩收缩烧结现象示意图烧结现象示意图1.4.1.1 1.4.1.1 特种陶瓷烧结理论特种陶瓷烧结理论1. 1. 烧结现象烧结现象