【冶金精品文檔】河南省精品課程陶瓷工藝原理(編輯修改稿)
2025-02-12 14:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （或晶料尺寸）指數(shù) n取決于晶粒生長機理； n＝ 3和 n＝ 2分別為擴散控制相界面反應(yīng)控制。 ? ? ? ? ktrr nsns ?? 0 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 特色燒結(jié)方法 １）熱壓燒結(jié) ２）熱等靜壓 ３）放電等離子體燒結(jié) ４）微波燒結(jié) ５）反應(yīng)燒結(jié) ６）爆炸燒結(jié) 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 熱壓燒結(jié) 熱壓燒結(jié)（ hot pressing）是在燒結(jié)過程中同時對坯料施加壓力，加速了致密化的過程。所以熱壓燒結(jié)的溫度更低，燒結(jié)時間更短。 熱壓技術(shù)已有 70年歷史，最早用于碳化鎢和鎢粉致密件的制備?，F(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于陶瓷、粉末冶金和復(fù)合材料的生產(chǎn)。 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 一、熱壓燒結(jié)的優(yōu)點 （ 1）所需的成型壓力僅為冷壓法的 1/10 （ 2）降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時間，抑制了晶粒的長大。 （ 3）易得到具有良好機械性能、電學(xué)性能的產(chǎn)品。 （ 4）能生產(chǎn)形狀較復(fù)雜、尺寸較精確的產(chǎn)品。 熱壓法的缺點是生產(chǎn)率低、成本高。 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 二、熱壓裝置和模具 （ a）電阻間熱式；（ b）感應(yīng)間熱式； （ c）電阻直熱式；（ d）感應(yīng)直熱式 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 三、熱壓燒結(jié)的驅(qū)動力 在熱壓燒結(jié)的初始階段，假設(shè)所有粉體都是規(guī)則的球形顆粒立方堆積在一起，則作用在顆粒接觸面積上的有效壓力為 : 其中， a為顆粒半徑， x為頸部半徑， r為頸部曲率半徑。在燒結(jié)的最終階段，假設(shè)坯體中的氣孔成均勻分布狀況，則作用在顆粒接觸面積上的有效壓力為： 其中 ρ為坯體的相對密度。 rPP sap pl ??2.*2 ?? rPxaP sappl?? ?? .2*1 4rPP sap pl ??2.*2 ??3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 四、熱壓燒結(jié)的致密化過程 （ 1）微流動階段 （ 2）塑性流動階段 （ 3）擴散階段 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 五、熱壓燒結(jié)機理 （ 1）塑性變形機理 ???????? ?? ?? 1 1ln32*2 YP? ??? 其中 σY為燒結(jié)材料的屈服應(yīng)力。 （ 2）蠕變機理 ? ?nPaxgeofdtd?????????0*1.0 3, ???? 其中， ， σ0和 n是和燒結(jié)材料有關(guān)的參數(shù)，其中 n取值在 3－ 8之間， f(ρ, geo)為燒結(jié)體致密度和顆粒幾何形狀的函數(shù)。 ， ?? 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 （ 3）擴散機理 晶格擴散： 2*1RTaPVDtdtd ml??? 晶界擴散： 3*RT aPVDdtd mbb?? ? 顆粒尺寸對擴散機理作用的致密化速率的影響如下： 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 熱等靜壓 熱等靜壓工藝（ Hot Isostatic Pressing，簡寫為 HIP）是將粉末壓坯或裝入包套的粉料裝入高壓容器中，使粉料經(jīng)受高溫和均衡壓力的作用，被燒結(jié)成致密件。 其基本原理是：以氣體作為壓力介質(zhì)，使材料（粉料、坯體或燒結(jié)體）在加熱過程中經(jīng)受各向均衡的壓力，借助高溫和高壓的共同作用促進材料的致密化。 目前，熱等靜壓技術(shù)的主要應(yīng)用有：金屬和陶瓷的固結(jié)，金剛石刀具的燒結(jié)，鑄件質(zhì)量的修復(fù)和改善，高性能磁性材料及靶材的致密化。 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 （ 1）陶瓷材料的致密化可以在比無壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)低得多的溫度下完成，可以有效地抑制材料在高溫下發(fā)生很多不利的發(fā)應(yīng)或變化； （ 2）能夠在減少甚至無燒結(jié)添加劑的條件下，制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻且?guī)缀醪缓瑲饪椎闹旅芴沾蔁Y(jié)體； （ 3）可以減少乃至消除燒結(jié)體中的剩余氣孔，愈合表面裂紋，從而提高陶瓷材料的密度、強度； （ 4）能夠精確控制產(chǎn)品的尺寸與形狀，而不必使用費用高的金剛石切割加工，理想條件下產(chǎn)品無形狀改變。 一、熱等靜壓的優(yōu)點 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 二、熱等靜壓裝置 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 三、熱等靜壓燒結(jié)工藝 直接 HIP工藝流程圖 后 HIP工藝流程圖 3/2/2023 河南省精品課程 —— 陶瓷工藝原理 放電等離子體燒結(jié) 放電等離子體燒結(jié)工藝 (Spark Plasma Sintering，簡寫為 SPS)是近年來發(fā)展起來的一種新型材料制備工藝方法。又被稱為脈沖電流燒結(jié)。該技術(shù)的主要特點是利用體加熱和表面活化，實現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)。 可廣泛用于磁性材料、梯度功能材料、納米陶瓷、纖維增強陶瓷和金屬間化合物等系列新型材料的燒結(jié)。 3/2/2023 河南省精
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