材料科學(xué)基礎(chǔ)---第九章燒結(jié)(已修改)
2025-02-01 07:21 本頁面
【正文】 第九章 燒結(jié) 燒結(jié)的目的： 把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w 燒結(jié)的致密體的 顯微結(jié)構(gòu) 由晶體、玻璃體和氣孔組成。 本章內(nèi)容： 概述 燒結(jié)過程與機理 晶粒生長與二次再結(jié)晶 影響燒結(jié)的因素 重點： 燒結(jié)過程與機理 晶粒生長與二次再結(jié)晶 影響燒結(jié)的因素 難點： 燒結(jié)過程與傳質(zhì)機理 第一節(jié) 概 述 一、燒結(jié)定義 ▲ 二、與燒結(jié)有關(guān)的概念 ▲ 三、燒結(jié)過程推動力 ▲ 四 、燒結(jié)模型 一 、 燒結(jié)定義 燒結(jié)的物理過程： 顆粒間接觸面積擴大；顆粒聚集；顆粒中心距逼近 ， 逐漸形成晶界；氣孔形狀變化；體積縮?。粡倪B通的氣孔變成各自獨立的氣孔并逐漸縮小 ， 以致最后大部分甚至全部氣孔從晶體中排除 。 燒結(jié)的定義： ?據(jù)燒結(jié)粉末體所出現(xiàn)的宏觀變化 一 種或多種固體粉末經(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)。 ?據(jù)燒結(jié)的本質(zhì) 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)生強度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程稱為燒結(jié)。 衡量燒結(jié)程度的指標 ①坯體收縮率 ②氣孔率 ③吸水率 ④相對密度 即 ： 燒結(jié)體密度 理論密度 二 、 與燒結(jié)有關(guān)的一些概念 1. 燒結(jié)與燒成 燒成：包括多種物理和化學(xué)變化 燒結(jié)：僅指粉料經(jīng)加熱而致密化的簡單物理過程 2. 燒結(jié)和熔融 燒結(jié)是在遠低于固態(tài)物質(zhì)的熔融溫度下進行的 金屬粉末 鹽類 硅酸鹽 MS TT )~(?MS TT ?MS TT )~(?3. 燒結(jié)與固相反應(yīng) 相同點： 均在低于材料熔點或熔融溫度下進行 ，并且過程中都至少有一相是固態(tài) 不同點： 固相反應(yīng)至少有兩組分參加 ， 并且發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ， 最后生化合物 AB， 燒結(jié)可以是單組分或雙組分參加 ， 兩組分間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。 燒結(jié)使材料更加致密 ， 但微觀晶相并未發(fā)生變化 三 、 燒結(jié)過程推動力 推動力： 粉末物料的表面能大于多晶燒結(jié)體的晶界能 衡量指標： 通常用晶界能 γGB和表面能 γ SV之比值來衡量燒結(jié)的難易。 越小越易燒結(jié)。 ?對球形顆粒：彎曲表面由于表面張力而造成的壓差 ?對非球形曲面： ?燒結(jié)的推動力： ?結(jié)論： 彎曲表面上的附加壓力與球形顆粒 (或曲面 )曲率半徑成反比 ， 與粉料表面張力成正比 ， 故粉料越細 ， 由曲率引起的燒結(jié)推動力越大 GB SV??2Pr???1211()Prr?? ? ?G V P? ? ? 四 、 燒結(jié)模型 ???頸 部 增 大 而 雙 球 中 心 距 不 變雙 球 模 型 ：頸 部 增 大 而 雙 球 中 心 距 縮 短第二節(jié) 固態(tài)燒結(jié) ?固態(tài)燒結(jié)主要傳質(zhì)方式： ? 蒸發(fā) 凝聚、擴散傳質(zhì)和塑性流變 一、蒸發(fā) 凝聚傳質(zhì) ?： 蒸汽壓差△ P 模型： 雙球模型 由于 ， 顆粒表面近似平面 由開爾文公式： ? P1— 曲率半徑為 ρ的頸部的蒸汽壓 ? P0— 球形顆粒表面蒸汽壓 ?γ— 表面張力 ? d— 密度 1011l n ( )P MP dR T x????r???設(shè) 很小 10P P P? ? ?010 0 0 0l n l n l n ( 1 )PPP PPP P P P?? ??? ? ? ?0011()1 0PMP d R T x M PPd R Trx?????? ?? ? ? ??? ? ????? ? ? ???△ P— 頸部和顆粒表面上的飽和蒸汽壓之間的壓差 ?2. 條件： 顆粒足夠小 ?3. 球形顆粒接觸面積頸部生長速率：
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