硅酸鹽物理化學(xué)第九章材料的燒結(jié)(已修改)
2024-12-19 21:15 本頁面
【正文】 第九章 材料的燒結(jié) 燒結(jié)的基本概念 : 根據(jù)燒結(jié)粉末體所出現(xiàn)的宏觀變化提出了燒結(jié)的宏觀定義，一種或多種固體（金屬、氧化物、氮化物、粘土……）粉末經(jīng)過成型，在加熱到一定溫度后開始收縮，在低于熔點溫度下變成致密、堅硬的燒結(jié)體，這種過程稱為燒結(jié)。為了揭示燒結(jié)的本質(zhì)提出了燒結(jié)的微觀定義，由于固態(tài)中分子（或原子 ） 的相互吸引，通過加熱，使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末體產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程稱為燒結(jié)。 燒結(jié)與燒成。燒成包括多種物理和化學(xué)變化。例如脫水、坯體內(nèi)氣體分解、多相反應(yīng)和熔融、溶解 、燒結(jié)等。而燒結(jié)僅僅指粉料成型體在燒結(jié)溫度下經(jīng)加熱而致密化的簡單物理過程，顯然燒成的含義及包括的范圍更寬，一般都發(fā)生在多相系統(tǒng)內(nèi)。而燒結(jié)僅僅是燒成過程中的一個重要部分。 燒結(jié)和熔融。燒結(jié)是在遠(yuǎn)低于固態(tài)物質(zhì)的熔融溫度下進(jìn)行的。 燒 結(jié)和熔融這兩個過程都是由原子熱振動而引起的，但熔融時全部組元都轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?，而燒結(jié)時至少有一個組元是處于固態(tài)的。 燒結(jié)與固相反應(yīng)。這兩個過程均在低于材料熔點或熔融溫度之下進(jìn)行的。并且在過程的自始至終都至少有一相是固態(tài)。兩個過程的不同之處是固相反應(yīng)必須至少有兩個組元參加（如 A和 B），并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后生成化合物 AB。AB的結(jié)構(gòu)與性能不同于 A與 B。而燒結(jié)可以只有單組元，或者兩組元參加，但兩組元之間并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。僅僅是在表面能驅(qū)動下，由粉末體變成致密體。從結(jié)晶化學(xué)觀點看，燒結(jié)體除可見的收縮外，微觀晶相組成并未變化，僅僅是晶相顯微組織上排列致密和結(jié)晶程度更完善。 燒結(jié)過程推動力： 根據(jù)近代燒結(jié)理論的研究認(rèn)為 :粉狀物料的表面能大于多晶燒結(jié)體的晶界能，這就是燒結(jié)的推動力。粉末體經(jīng)燒結(jié)后晶界能取代了表面能，這是多晶材料穩(wěn)定存在的原因。 燒結(jié)模型： 是由等徑球體作為模型。隨著燒結(jié)的進(jìn)行，各接觸點處開始形成頸部，并逐漸擴(kuò)大，最后燒結(jié)成一個整體。由于各頸部所處的環(huán)境和幾何條件相同，所以只需確定二個顆粒形成的頸部的成長速率就基本代表了整個燒結(jié)初期的動力學(xué)關(guān)系。在燒結(jié)時，由于傳質(zhì)機(jī)理各異而引起頸部增長的方式不同，因此雙球模型的中心距可以有二種情況，一種 是 中心距不變 ； 另一種是中心距縮短。 固相燒結(jié)： 固態(tài)燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有：蒸發(fā) 凝聚、擴(kuò)散傳質(zhì)等。 蒸發(fā) 凝聚傳質(zhì) 蒸發(fā) 凝聚傳質(zhì)時在球形顆粒表面有正曲率半徑，而在兩個顆粒聯(lián)接處有一個小的負(fù)曲率半徑的頸部，根 據(jù)開爾文公式可以得出，物質(zhì)
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