第九章 陶瓷的烧结原理与工艺

时间:2025-02-25

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

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

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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