耐火材料2b(編輯修改稿)
2025-09-01 15:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 率較慢的一種離子的擴散速率控制著燒結(jié)速度。一般認為負離子的半徑較大，擴散速率較慢，但對Al2OFe2O3的實驗研究發(fā)現(xiàn)，O2通過晶界提供的通道快速擴散，以致正離子Al3+、Fe3+的擴散比氧離子慢，成為燒結(jié)過程控速步驟。 晶體生長速度是影響燒結(jié)的另一個晶體化學(xué)特性。例如MgO燒結(jié)時晶體生長很快，很容易長大至原始晶粒的1000～1500倍，但其密度只能達到理論值的60%～80%。Al2O3則不然，雖其晶粒長大僅50～100倍，卻可達到理論密度的90%～95%，基本上達到充分燒結(jié)。為使MgO材料密度提高，必須抑制晶粒長大的措施。原料的粒度也是影響燒結(jié)致密化的重要因素，無論是固相燒結(jié)還是液相燒結(jié)，細顆粒均增加了燒結(jié)的推動力，縮短了粒子擴散的距離和提高了顆粒在液相中的溶解度而導(dǎo)致燒結(jié)過程的加速，有資料報道，MgO的原始粒度為20μm以上時，即使在1400℃長時間保溫，僅能達到相對密度的70%而不能進一步致密化；當粒徑在20μm以下時，溫度為1400℃或粒徑為1μm以下，在1000℃時，燒結(jié)速度很快；，其燒結(jié)速度與熱壓燒結(jié)相差無幾。從防止二次再結(jié)晶的角度考慮，如果細粉內(nèi)有少量大顆粒存在，則易發(fā)生晶粒的異常長大而不于燒結(jié)?！?。原始粉末的粒度不同，燒結(jié)機理有時也會發(fā)生改變。例如AIN的燒結(jié)，據(jù)報道，～，粗顆粒按體積擴散機理進行燒結(jié)，而細顆粒則按晶界擴散或表面擴散機理進行燒結(jié)。（2）、添加劑的影響在固相燒結(jié)時，少量添加劑（燒結(jié)助劑）可與主晶相形成固溶體促進缺陷增加；在液相燒結(jié)時，添加劑能夠改變液相的性質(zhì)（如粘土、組成等），因而能起促進燒結(jié)的作用。添加劑的作用可能在于以下幾個方面a.形成固溶體添加物與燒結(jié)物形成固溶體時，可以增加晶格缺陷，活化晶格，從而促進燒結(jié)。一般來說，它們之間形成有限置換固溶體更有助于促進燒結(jié)。添加劑離子的電價、半徑與主晶格離子的電價，半徑相差越大，晶格畸變程度也越大，促進燒結(jié)的作用也越明顯。如Al2O3燒結(jié)時，加入3%的Cr2O3形成連續(xù)固溶體可在1860℃燒結(jié)，而加入1%～2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。b.阻止晶型轉(zhuǎn)變有些氧化物在燒結(jié)時發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大的體積效應(yīng)，這就難以實現(xiàn)燒結(jié)致密化，并容易引起坯體開裂。這時若能選用適宜的添加劑加以抑制，即可促進燒結(jié)。ZrO2燒結(jié)時添加一定量的CaO、MgO就屬這一機理。約在1200℃，mZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閠ZrO2,并伴有約10%的體積收縮，使制品穩(wěn)定性變壞。引入電價比Zr4+低的Ca2+（或Mg2+），可形成穩(wěn)定的立方螢石結(jié)構(gòu)的固溶體。這樣，既防止了制品的開裂，又增加了晶體中缺陷濃度，使燒結(jié)加快.c.抑制品粒長大燒結(jié)后期晶粒長大，對促進燒結(jié)致密化有重要作用。但若二次再結(jié)晶或間斷性晶粒長大過快，會使晶粒變粗、晶界變寬而出現(xiàn)反致密化現(xiàn)象并影響制品的顯微結(jié)構(gòu)。這時，可通過加入能抑制品粒異常長大的添加劑來促進燒結(jié)，在燒結(jié)透明Al2O3制品時，為抑制二次再結(jié)晶，消除晶界上的氣孔，一般加入MgO或MgF2，高溫下形成鎂鋁尖晶石包裹在Al2O3晶粒表面，抑制了晶界遷移的速度，并促使氣孔的排出，對促進坯體的燒結(jié)具有顯著的作用。d.形成液相添加劑在燒結(jié)過程中形成液相。液相形成的原因可能在于兩方面：添加劑本身的熔點較低，添加劑與燒結(jié)物形成多元低共熔物；由于液相的傳質(zhì)阻力小、傳質(zhì)速度快，從而降低了燒結(jié)溫度和提高了坯體的密謀。例如在制造95%Al2O3陶瓷時，一般加入CaO和SiO2,當
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