北京航空航天大学材料科学与工程学院材料工程基础课件,老师：蒋成保

第九章 陶瓷的烧结原理与工艺

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一、烧结原理

烧结原理 影响因素 烧结方法

普通烧结 热压烧结 气氛烧结 反应烧结 液相烧结 其它方法

烧结： 通常指在高温下，粉粒复合体（坯体） 1.烧结： 通常指在高温下，粉粒复合体（坯体）面积减 气孔率降低、致密度提高、 少、气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积 加大、机械强度提高的过程。（1/2～3/4倍 加大、机械强度提高的过程。（1/2～3/4倍） 。（1/2

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烧结现象： 烧结现象：

烧结原理 影响因素 烧结方法

普通烧结 热压烧结 气氛烧结 反应烧结 液相烧结 其它方法

宏观上：体积收缩，致密度提高，强度增加。 宏观上：体积收缩，致密度提高，强度增加。 微观上：气孔形状改变，晶体长大，成份变化（掺杂元素）。 微观上：气孔形状改变，晶体长大，成份变化（掺杂元素）。 表征：收缩率、气孔率、相对密度。 表征：收缩率、气孔率、相对密度。

烧结温度： 烧结温度： 0.5～0.7 Tm。

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2.驱动力： 驱动力： 驱动力 是表面能降低和系统自由能降低的过程。 是表面能降低和系统自由能降低的过程。 烧结原理 影响因素 烧结方法

普通烧结 热压烧结 气氛烧结 反应烧结 液相烧结 其它方法

3.烧结过程中的物质传递： 烧结过程中的物质传递： 烧结过程中的物质传递 蒸发与凝聚（气相烧结） ① 蒸发与凝聚（气相烧结）画图表示

2υ M 1 g ） P＝Poexp（ ＝ （ ρ RT r

蒸气压高，蒸发； 当为凸面时，r为正，P>Po，蒸气压高，蒸发； 当为凸面时， 为正， 为正 为凹面时， 为负 为负， 蒸气压低， 为凹面时，r为负，P<Po，蒸气压低，沉淀。 扩散、 固相烧结） ② 扩散、流动 （固相烧结） 除气相扩散外，还包括表面扩散、 除气相扩散外，还包括表面扩散、晶格扩 散和晶界扩散。 散和晶界扩散。

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溶解与沉淀机理（液相烧结） ③ 溶解与沉淀机理（液相烧结） 烧结原理 影响因素 烧结方法

普通烧结 热压烧结 气氛烧结 反应烧结 液相烧结 其它方法

由于加入掺杂相，产生液相。 由于加入掺杂相，产生液相。在毛细 管力的作用下，颗粒间相互靠近， 管力的作用下，颗粒间相互靠近，小颗粒 溶解，大颗粒表面沉淀长大。传质容易， 溶解，大颗粒表面沉淀长大。传质容易， 烧结速度快。 烧结速度快。

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二、影响烧结的因素

烧结原理 影响因素 烧结方法

普通烧结 热压烧结 气氛烧结 反应烧结 液相烧结 其它方法

烧结温度、时间和颗粒的大小； 烧结温度、时间和颗粒的大小； 添加剂：促进烧结； 添加剂：促进烧结； 阻滞剂：阻碍晶粒长大，控制烧结速度； 阻滞剂：阻碍晶粒长大，控制烧结速度

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