第6章-第二节-粉末体烧结.课件.ppt
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- 第二 粉末 烧结 课件
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1、6.2 6.2 粉末体烧结粉末体烧结第二节第二节 粉末体烧结粉末体烧结n粉末成形存在的问题?粉末成形存在的问题? 坯体经干燥或预烧结后仍是粉末颗粒之间的机械咬和,强度低,不能直接应用。n解决办法?解决办法?n高温烧结技术 - 使粉末颗粒间增加粘结面,降低表面能,形成稳定和所需强度的块体材料。n烧结:烧结:指在高温作用下,坯体发生一系列物理化学变化,由松散状态逐渐致密化,且机械强度大大提高的过程。 一.烧结原理概述概述烧结分类:烧结分类:固相烧结固相烧结液相烧结液相烧结烧结烧结单元系烧结单元系烧结多元系烧结多元系烧结烧结烧结一.烧结原理n在烧结中的在烧结中的物理化学变化物理化学变化包括:包括:a
2、. 有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少;b. 原子的扩散、粘性流动和塑性流动;c. 二次再结晶过程和晶粒长大;d. 生成液相时还可能发生固相的溶解与析出。n烧结的本质:烧结的本质: 1949年,库钦斯基用实验证实烧结时的物质迁移机制主要为体积扩散。 n烧结的驱动力:烧结的驱动力:一般为一般为体系的体系的表面能表面能和和缺陷能缺陷能 粉料越细则其比表面积越大,即表面能越高;物质的缺陷浓度越高,其缺陷能也越高。烧结实际上是体系表面能和缺陷能降低的过程,因此原料越细,烧结驱动力往往越大。n烧结原动力:烧结原动力:烧结颈烧结颈部与粉末颗粒其它部位之间部与粉末颗粒其它部位之间存在化学位差,有三
3、种表现形式。存在化学位差,有三种表现形式。烧结原动力表现形式:a. 表面张力造成的一种机械力表面张力造成的一种机械力,它垂直作用于烧结颈曲面上使烧结颈向外扩大,最终形成孔隙网。b. 过剩空位浓度梯度过剩空位浓度梯度c. 烧结颈表面与克里表面间存在的蒸汽压之差烧结颈表面与克里表面间存在的蒸汽压之差一.烧结原理传质机理传质机理表面迁移表面迁移 - 由物质在颗粒表面流动引起,表面扩散和蒸发-凝聚是主要的表面迁移机制;烧结体的基本尺寸不发生变化,密度保持原来的大小。体积迁移体积迁移 - 包括体积扩散、塑性流动以及非晶物质的粘性流动;引起烧结体基本尺寸的变化;主要发生在烧结的后期。物质的迁移机制物质的迁
4、移机制n初期烧结颈形成阶段:初期烧结颈形成阶段:通过形核、长大等原子迁移过程,颗粒间的原始接触点或面转变成晶粒结合,形成烧结颈。n中间烧结颈长大阶段中间烧结颈长大阶段:原子向颗粒粘结面的大量迁移使烧结颈扩大,颗粒间距缩小,孔隙的结构变得光滑,形成连续的孔隙网络。n最终烧结阶段:最终烧结阶段:是一个缓慢的过程,借助于体积扩散机制将发生孔隙的孤立、球化及收缩。材料的烧结过程材料的烧结过程TEM图像图像n烧结气氛烧结气氛由于粉末坯体烧结时往往具有较高的比表面积和温度,因此需要通入适当的气体防止有害反应的发生。n压力压力为了加速瓷料的烧结,提高瓷件的致密度,在给瓷料加高温的同时施加外力,以增加烧结驱动
5、力。n添加剂与活化烧结添加剂与活化烧结采用化学或物理的措施,使烧结温度降低,加速烧结过程,或使烧结体密度和性能得以提高的方法称活化烧结。依靠外在条件变依靠外在条件变化活化烧结过程化活化烧结过程提高粉末提高粉末本身活性本身活性 a. 烧结温度升高收缩率增大 b. 烧结时间延长收缩率增大 c. 粉末粒度越细收缩率越高 d. 压制压力越高烧结体密度越高 e. 压制压力越高烧结体密度增大的幅度越小 f. 粉末越细致密化速率越快无压烧结无压烧结加压烧结加压烧结反应烧结反应烧结微波烧结微波烧结电火花等离子烧结电火花等离子烧结固相烧结固相烧结液相烧结液相烧结热压烧结热压烧结热等静压烧结热等静压烧结烧结烧结-
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