無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)第十章

1、第十章第十章固態(tài)燒結(jié)固態(tài)燒結(jié)SinteringSintering10.1 10.1 燒結(jié)的基本特征燒結(jié)的基本特征 燒結(jié)過(guò)程是一門古老的工藝。現(xiàn)在，燒結(jié)過(guò)程在許多工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，如陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高溫材料等生產(chǎn)過(guò)程中都含有燒結(jié)過(guò)程。 燒結(jié)目的燒結(jié)目的: :把粉狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w。把粉狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w。收縮收縮a收縮收縮b收縮收縮無(wú)氣孔的無(wú)氣孔的多晶體多晶體ca: 顆粒聚焦顆粒聚焦b: 開(kāi)口堆積體中顆開(kāi)口堆積體中顆 粒中心逼近粒中心逼近c(diǎn): 封閉堆積體中顆封閉堆積體中顆 粒中心逼近粒中心逼近燒結(jié)現(xiàn)象示意圖燒結(jié)現(xiàn)象示意圖10.110.1.1 燒結(jié)的特點(diǎn)燒結(jié)過(guò)程中性質(zhì)的變化：燒結(jié)過(guò)

2、程中性質(zhì)的變化：物理性質(zhì)變化：物理性質(zhì)變化： V 、氣孔率氣孔率 、 強(qiáng)度強(qiáng)度 、致密度、致密度 定義定義1 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：只描述宏觀變化，未揭示本質(zhì)。：只描述宏觀變化，未揭示本質(zhì)。定義定義2： 全面全面：宏觀變化：宏觀變化+微觀本質(zhì)微觀本質(zhì)指指 標(biāo)標(biāo)： 收縮率、氣孔率、吸水率、密度。收縮率、氣孔率、吸水率、密度。 2、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念、與燒結(jié)有關(guān)的一些概念 1）燒成與燒結(jié)）燒成與燒結(jié)燒成：工序（多種物理化學(xué)變化）燒成：工序（多種物理化學(xué)變化）燒結(jié)：物理過(guò)程（是燒成的一個(gè)重要部分）燒結(jié)：物理過(guò)程（是燒成的一個(gè)重要部分） 2）熔融與燒結(jié)）熔融與燒結(jié)熔融：熔融：Tm高，質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)，晶格崩潰，全組員都

3、為液相高，質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)，晶格崩潰，全組員都為液相燒結(jié)：燒結(jié)：Ts低，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，晶格遷移，至少一組員固態(tài)低，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，晶格遷移，至少一組員固態(tài)3）固相反應(yīng)與燒結(jié)）固相反應(yīng)與燒結(jié)相同點(diǎn)：都在低于相同點(diǎn)：都在低于Tm進(jìn)行，都至少有一固相進(jìn)行，都至少有一固相不同點(diǎn)：前者至少兩組員，強(qiáng)調(diào)化學(xué)反應(yīng)；不同點(diǎn)：前者至少兩組員，強(qiáng)調(diào)化學(xué)反應(yīng)； 燒結(jié)可以單組員，強(qiáng)調(diào)物理過(guò)程。燒結(jié)可以單組員，強(qiáng)調(diào)物理過(guò)程。10.1.2 燒結(jié)過(guò)程推動(dòng)力燒結(jié)過(guò)程推動(dòng)力 molGm/mol200G -/g1 G 1幾萬(wàn)卡幾萬(wàn)卡一般化學(xué)反應(yīng)一般化學(xué)反應(yīng)卡卡石英石英卡卡材料燒結(jié)材料燒結(jié) 結(jié)論結(jié)論：由于燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)反應(yīng)的能量相比，：由于

4、燒結(jié)推動(dòng)力與相變和化學(xué)反應(yīng)的能量相比， 很小，因而不能自發(fā)進(jìn)行很小，因而不能自發(fā)進(jìn)行，必須加熱必須加熱!粉狀物料的表面能粉狀物料的表面能 多晶燒結(jié)體的晶界能多晶燒結(jié)體的晶界能 * 燒結(jié)能否自發(fā)進(jìn)行？燒結(jié)能否自發(fā)進(jìn)行？SVGB 表表面面能能晶晶界界能能SV GB 例例：Al2O3 : 兩者差別較大，易燒結(jié)；兩者差別較大，易燒結(jié)； 共價(jià)化合物如共價(jià)化合物如Si3N4、SiC、AlN 難燒結(jié)。難燒結(jié)。* *燒結(jié)難易程度的判斷：燒結(jié)難易程度的判斷：比值：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。比值：愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。*推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系： 顆粒堆積后，有很多細(xì)小氣孔彎曲表面由于表

5、面顆粒堆積后，有很多細(xì)小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，張力而產(chǎn)生壓力差，/r2P 當(dāng)當(dāng)為為球球形形： )1r1(P 21r 當(dāng)當(dāng)非非球球形形： 結(jié)論結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而引起的燒結(jié)推動(dòng)力愈大：粉料愈細(xì)，由曲率而引起的燒結(jié)推動(dòng)力愈大!10.1.3 燒結(jié)模型燒結(jié)模型 1945年以前：年以前：粉體壓塊粉體壓塊 1945年后，年后，G.C.Kuczynski (庫(kù)津斯基庫(kù)津斯基)提出：提出：雙球模型雙球模型 中中心心距距不不變變中中心心距距縮縮短短rxVrxArx2/2/4322 rxVrxArx4/2/4/4322 rxVrxArx2/2/432 10.2 燒結(jié)機(jī)制與動(dòng)力學(xué)方程燒結(jié)機(jī)制與動(dòng)

6、力學(xué)方程 對(duì)對(duì) 象：象： 單一粉體的燒結(jié)。單一粉體的燒結(jié)。主要傳質(zhì)方式：主要傳質(zhì)方式：蒸發(fā)凝聚蒸發(fā)凝聚擴(kuò)擴(kuò) 散散10.2.1 蒸發(fā)凝聚傳質(zhì)蒸發(fā)凝聚傳質(zhì)存在范圍存在范圍：高溫下蒸汽壓：高溫下蒸汽壓 較大的系統(tǒng)。例較大的系統(tǒng)。例 鹽釉鹽釉 rxP 模型分析：模型分析：顆粒表面：凸面，顆粒表面：凸面，r+，P凸凸P0頸部環(huán)面：凹面，頸部環(huán)面：凹面， -，P凹凹 P0 P凸凸P凹凹傳質(zhì)機(jī)理傳質(zhì)機(jī)理：物質(zhì)從顆粒表面（凸面）蒸發(fā)，通過(guò)汽相傳質(zhì)在頸部凝聚，從而使頸部填充。 燒結(jié)模型：燒結(jié)模型：雙球模型，中心距不變雙球模型，中心距不變傳質(zhì)原因傳質(zhì)原因：曲率差別產(chǎn)生：曲率差別產(chǎn)生 P條件條件：顆粒足夠小，：顆粒

7、足夠小，r 10 m凝聚速率頸部體積增加凝聚速率頸部體積增加 頸部生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程頸部生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)方程31323/122/32/302/3.)23(tdTRPMrx 討論討論：1、x/r t1/3 ，證明初期證明初期x/r 增大很快，增大很快， 但時(shí)間延長(zhǎng)，很快停止。但時(shí)間延長(zhǎng)，很快停止。 說(shuō)明說(shuō)明：此類傳質(zhì)不能靠延長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到燒結(jié)。：此類傳質(zhì)不能靠延長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到燒結(jié)。trx2、溫度、溫度 T 增加，有利于燒結(jié)。增加，有利于燒結(jié)。3、顆粒、顆粒粒度粒度 ，愈小燒結(jié)速率愈大。，愈小燒結(jié)速率愈大。4、特點(diǎn)：燒結(jié)時(shí)頸部擴(kuò)大，氣孔形狀改變，但雙球、特點(diǎn)：燒結(jié)時(shí)頸部擴(kuò)大，氣孔形狀改變，但雙球 之間中之間中 心距

8、不變，因此心距不變，因此坯體不發(fā)生收縮，密度不變坯體不發(fā)生收縮，密度不變。10.2.2 擴(kuò)散傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì) 對(duì)象對(duì)象：多數(shù)固體材料，由于其蒸汽壓低。：多數(shù)固體材料，由于其蒸汽壓低。 1、擴(kuò)散傳質(zhì)機(jī)理、擴(kuò)散傳質(zhì)機(jī)理 應(yīng)力分析應(yīng)力分析：頸部表面張應(yīng)力顆粒接觸點(diǎn)壓應(yīng)力顆粒中心無(wú)應(yīng)力無(wú)應(yīng)力時(shí)：無(wú)應(yīng)力時(shí)： E0 .EE )(VV ：接接觸觸點(diǎn)點(diǎn)壓壓應(yīng)應(yīng)力力區(qū)區(qū) .EE )(VV ：頸頸表表面面張張應(yīng)應(yīng)力力區(qū)區(qū)即：張應(yīng)力區(qū)空位形成能即：張應(yīng)力區(qū)空位形成能無(wú)應(yīng)力區(qū)無(wú)應(yīng)力區(qū) C0 C點(diǎn)點(diǎn) 空位形成能：空位形成能： 擴(kuò)散途徑擴(kuò)散途徑 空位擴(kuò)散空位擴(kuò)散：優(yōu)先優(yōu)先由頸表面由頸表面接觸點(diǎn)；接觸點(diǎn)； 其次其次由頸表面由頸

9、表面內(nèi)部擴(kuò)散內(nèi)部擴(kuò)散原子擴(kuò)散原子擴(kuò)散：與空位擴(kuò)散方向：與空位擴(kuò)散方向相反，相反，擴(kuò)散終點(diǎn)擴(kuò)散終點(diǎn)：頸部頸部。擴(kuò)散途徑擴(kuò)散途徑：(參見(jiàn)圖參見(jiàn)圖98)2、擴(kuò)散傳質(zhì)的三個(gè)階段、擴(kuò)散傳質(zhì)的三個(gè)階段 1）初期（）初期（x/r0.3)：表面擴(kuò)散為主表面擴(kuò)散為主 (因?yàn)楸砻鏀U(kuò)散溫度因?yàn)楸砻鏀U(kuò)散溫度900 0.01mol% 雙球雙球 流動(dòng)流動(dòng) C=0 0.5mol% LS0 多多 LSW III 液相燒結(jié)類型液相燒結(jié)類型10.2.3.1 粘性流動(dòng)粘性流動(dòng) (1) 定義定義：在液相燒結(jié)時(shí)，由于高溫下粘性液體（熔融體）出現(xiàn)牛頓型流動(dòng)而產(chǎn)生的傳質(zhì)稱為粘性流動(dòng)傳粘性流動(dòng)傳質(zhì)質(zhì)（或粘性蠕變傳質(zhì)）。(2) 系統(tǒng)特點(diǎn)：液相

10、量多。液相黏度?。?）兩個(gè)階段相鄰顆粒逼近，形成細(xì)頸，顆粒粘結(jié)氣孔封閉；氣孔粘性壓緊，殘留閉氣孔逐漸縮小。 即：頸部的負(fù)壓引起質(zhì)點(diǎn)粘性流動(dòng)，使顆粒重排 頸部填充。2 頸部長(zhǎng)公式：頸部長(zhǎng)公式：212121)23(trrx 由由顆粒中心距逼近而引起的收縮顆粒中心距逼近而引起的收縮：trLLVV 493 適適用用初初期期（4）動(dòng)力學(xué)方程（5）影響粘性燒結(jié)的因素1）粒徑：）粒徑：10m減少至減少至1m，燒結(jié)速率增大，燒結(jié)速率增大10倍。倍。2）粘度：粘度和粘度隨溫度的迅速變化是需要控制的最）粘度：粘度和粘度隨溫度的迅速變化是需要控制的最重要因素。重要因素。一個(gè)典型鈉鈣硅玻璃，若溫度變化100，粘度約變

11、化1000倍。如果某坯體燒結(jié)速率太低，可以采用加入液相粘度較低的組分來(lái)提高燒結(jié)速率。3）表面張力：）表面張力：對(duì)于常見(jiàn)的硅酸鹽玻璃其表面張力不會(huì)因組分變化而有很大的改變。10.2.3.2 塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)(L少少)剪應(yīng)力剪應(yīng)力f塑流型塑流型 )11ln(21)1(23 frrdtd討論討論： (1)、屈服值、屈服值 f d /dt ； (2)、 f=0時(shí)，屬粘性流動(dòng)，是牛頓型；時(shí)，屬粘性流動(dòng)，是牛頓型； (3)、 當(dāng)當(dāng) 0， d /dt 0，此時(shí)即為，此時(shí)即為終點(diǎn)密度；終點(diǎn)密度； (4)、 為達(dá)到致密燒結(jié)，應(yīng)選擇為達(dá)到致密燒結(jié)，應(yīng)選擇最小的最小的r、 和較大的和較大的 。10.2.4 溶解沉淀

12、傳質(zhì)溶解沉淀傳質(zhì) 液相多液相多固相在液相內(nèi)有顯著的可溶性固相在液相內(nèi)有顯著的可溶性液體潤(rùn)濕固相液體潤(rùn)濕固相2、推動(dòng)力：表面能、推動(dòng)力：表面能 顆粒之間形成的顆粒之間形成的毛細(xì)管力。毛細(xì)管力。r2VL P實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果：0.11 m的顆粒中間充滿硅的顆粒中間充滿硅酸鹽液相，其酸鹽液相，其 P = 1.2312.3MPa。 毛細(xì)管力造成的燒結(jié)推動(dòng)力很大毛細(xì)管力造成的燒結(jié)推動(dòng)力很大!1、條件：、條件： 3、傳質(zhì)過(guò)程、傳質(zhì)過(guò)程 第一階段第一階段：顆粒重排：顆粒重排 T ，出現(xiàn)足夠量液相，固相顆粒在出現(xiàn)足夠量液相，固相顆粒在 P 作下重作下重 新排列，收縮率新排列，收縮率60%以上；以上； 第第二二階

13、段階段：溶解：溶解-沉沉淀淀 小顆粒接觸點(diǎn)處被小顆粒接觸點(diǎn)處被溶解溶解液相傳質(zhì)液相傳質(zhì)較大顆粒較大顆粒沉積沉積晶粒長(zhǎng)大，坯體致密晶粒長(zhǎng)大，坯體致密4、影響因素：、影響因素：時(shí)間時(shí)間顆粒的起始粒度顆粒的起始粒度溶解度、潤(rùn)濕性溶解度、潤(rùn)濕性液相數(shù)量液相數(shù)量燒結(jié)溫度。燒結(jié)溫度。例：例：MgO2wt%高嶺土高嶺土1730下的燒結(jié)情況：下的燒結(jié)情況：燒結(jié)前燒結(jié)前MgO粒度粒度: A：3 m B：1 m C：0.52 m-1.0-1.5-2.00.5 1.0 1.5L o g L / LLogt(min)CBAK=1,顆粒重排顆粒重排K=1/3，溶解溶解-沉淀沉淀K=0,近終點(diǎn)近終點(diǎn)四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比

14、較四、各種傳質(zhì)機(jī)理分析比較10.3 10.3 燒結(jié)過(guò)程中晶粒生長(zhǎng)與異常生長(zhǎng)燒結(jié)過(guò)程中晶粒生長(zhǎng)與異常生長(zhǎng)定義：定義：晶粒生長(zhǎng)材料熱處理時(shí)，平均晶粒連續(xù)增晶粒生長(zhǎng)材料熱處理時(shí)，平均晶粒連續(xù)增 大的過(guò)程。大的過(guò)程。二次再結(jié)晶少數(shù)巨大晶體在細(xì)晶消耗時(shí)成二次再結(jié)晶少數(shù)巨大晶體在細(xì)晶消耗時(shí)成 核核-長(zhǎng)大過(guò)程。長(zhǎng)大過(guò)程。10.3.1 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大 1、概念、概念 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大不是不是小晶粒相互粘結(jié)，小晶粒相互粘結(jié)，而是而是晶界移動(dòng)的結(jié)晶界移動(dòng)的結(jié) 果；晶粒生長(zhǎng)取決于果；晶粒生長(zhǎng)取決于晶界移動(dòng)的速率晶界移動(dòng)的速率。推動(dòng)力推動(dòng)力：晶界兩側(cè)的晶界兩側(cè)的 G移動(dòng)方向移動(dòng)方向： P方向方向移動(dòng)結(jié)果移動(dòng)結(jié)果：晶

15、粒長(zhǎng)大：晶粒長(zhǎng)大晶界結(jié)構(gòu)晶界結(jié)構(gòu)(A)及原子躍遷的能量變化及原子躍遷的能量變化)(exp)11(*21RTHRSrrRTVNhRTv 晶界移動(dòng)速率：晶界移動(dòng)速率： vTr T，則則，、rv2、晶粒長(zhǎng)大的幾何情況：、晶粒長(zhǎng)大的幾何情況： 晶界上有界面能作用，形成三維晶界網(wǎng)；晶界上有界面能作用，形成三維晶界網(wǎng)； 若若邊界能量邊界能量相同相同，夾角呈，夾角呈1200，晶粒呈正六邊形；，晶粒呈正六邊形； 一般晶界有一定曲率，一般晶界有一定曲率， 使使晶界向曲率中心移動(dòng)晶界向曲率中心移動(dòng)。 晶界上雜質(zhì)、氣泡會(huì)阻礙晶界移動(dòng)。晶界上雜質(zhì)、氣泡會(huì)阻礙晶界移動(dòng)。 晶粒長(zhǎng)大定律：晶粒長(zhǎng)大定律：DKdtdD KtD

16、D 202討論討論： (1) 當(dāng)晶粒生長(zhǎng)當(dāng)晶粒生長(zhǎng)后期后期(理論理論)：DD021logtlogD 作圖，斜率作圖，斜率由由(2) 實(shí)際實(shí)際上直線斜率更接近于上直線斜率更接近于1/3。 原因原因：晶界移動(dòng)晶界移動(dòng)時(shí)時(shí)遇到雜質(zhì)或遇到雜質(zhì)或 氣孔氣孔而限制了晶粒的生長(zhǎng)。而限制了晶粒的生長(zhǎng)。界面界面通過(guò)通過(guò)夾雜夾雜物時(shí)物時(shí)形狀形狀變化變化3、晶界移動(dòng)、晶界移動(dòng) (1)、移動(dòng)的七種方式、移動(dòng)的七種方式1氣孔靠晶格擴(kuò)散遷移氣孔靠晶格擴(kuò)散遷移2氣孔靠表面擴(kuò)散遷移氣孔靠表面擴(kuò)散遷移3氣孔靠氣相傳遞氣孔靠氣相傳遞4氣孔靠晶格擴(kuò)散聚合氣孔靠晶格擴(kuò)散聚合5氣相靠晶界擴(kuò)散聚合氣相靠晶界擴(kuò)散聚合6單相晶界本征遷移單相

17、晶界本征遷移7存在雜質(zhì)牽制晶界移動(dòng)存在雜質(zhì)牽制晶界移動(dòng)2675431晶界的移動(dòng)方向晶界的移動(dòng)方向影響因素影響因素：晶界曲率；晶界曲率； 氣孔直徑、數(shù)量；氣孔直徑、數(shù)量； 氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度氣孔作為空位源向晶界擴(kuò)散的速度 氣孔內(nèi)氣體壓力大??；氣孔內(nèi)氣體壓力大??； 包裹氣孔的晶粒數(shù)。包裹氣孔的晶粒數(shù)。(A) Vb=0 (B) Vb = Vp (C) Vb Vp_晶界移動(dòng)方向晶界移動(dòng)方向氣孔移動(dòng)方向氣孔移動(dòng)方向Vb晶界移動(dòng)速度；晶界移動(dòng)速度；Vp氣孔移動(dòng)速度氣孔移動(dòng)速度。氣孔通過(guò)氣孔通過(guò)空位傳遞空位傳遞而匯集或消失。而匯集或消失。實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體的致密化。實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體的致密化。于燒結(jié)體致密于燒結(jié)

18、體致密化不利?；焕?。初期初期中、后期中、后期后期后期后期：后期：當(dāng)當(dāng)Vp=Vb時(shí)，時(shí)，A：要嚴(yán)格要嚴(yán)格控制溫度?？刂茰囟?。除。除。氣孔留在晶粒內(nèi)而難排氣孔留在晶粒內(nèi)而難排晶界移動(dòng)速率太快晶界移動(dòng)速率太快過(guò)高，或出現(xiàn)異常生長(zhǎng)過(guò)高，或出現(xiàn)異常生長(zhǎng)若若 )( TB：在晶界上產(chǎn)生在晶界上產(chǎn)生少量液相少量液相， 可抑制晶粒長(zhǎng)大?？梢种凭ЯｉL(zhǎng)大。原因原因：界面移動(dòng)推動(dòng)力降低，：界面移動(dòng)推動(dòng)力降低， 擴(kuò)散距離增加。擴(kuò)散距離增加。4、討論討論：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？：坯體理論密度與實(shí)際密度存在差異的原因？ 晶粒長(zhǎng)大是否無(wú)止境？晶粒長(zhǎng)大是否無(wú)止境？(1) 存在因素存在因素：氣孔不能完全排除。：

19、氣孔不能完全排除。隨燒結(jié)進(jìn)行，隨燒結(jié)進(jìn)行，T升高，氣孔逐漸縮小，升高，氣孔逐漸縮小，氣孔內(nèi)壓增大，當(dāng)?shù)扔跉饪變?nèi)壓增大，當(dāng)?shù)扔? /r時(shí)，燒結(jié)停止。時(shí)，燒結(jié)停止。但溫度繼續(xù)升高，引起膨脹，對(duì)燒結(jié)不利。但溫度繼續(xù)升高，引起膨脹，對(duì)燒結(jié)不利。(2) 采取措施采取措施氣氛燒結(jié)、真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等。氣氛燒結(jié)、真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié)等。討論：討論： a、(3) Zener理論理論fdDl d夾雜夾雜物或氣孔的平均直徑物或氣孔的平均直徑f夾雜物或氣孔的體積分?jǐn)?shù)夾雜物或氣孔的體積分?jǐn)?shù)Dl晶粒正常生長(zhǎng)時(shí)的極限尺寸晶粒正常生長(zhǎng)時(shí)的極限尺寸 lD d一一定定時(shí)時(shí)，f原因原因：相遇幾率：相遇幾率 小。小。b、 初期初期

20、：f 很大，很大，D0 Dl，所以晶粒不會(huì)所以晶粒不會(huì)長(zhǎng)大；長(zhǎng)大； 中、后期中、后期： f 下降下降，d 增大增大， Dl增大。增大。 當(dāng)當(dāng)D0 Dl，晶粒開(kāi)始均勻生長(zhǎng)。晶粒開(kāi)始均勻生長(zhǎng)。 一般一般f=10%時(shí)，晶粒停止生長(zhǎng)。時(shí)，晶粒停止生長(zhǎng)。10.3.2 晶粒異常生長(zhǎng)晶粒異常生長(zhǎng)概念概念：少數(shù)大晶粒在：少數(shù)大晶粒在界面能界面能作用下向鄰近小晶粒曲率中心推作用下向鄰近小晶粒曲率中心推 進(jìn)，使大晶粒成為二次再結(jié)晶的核心，晶粒迅速長(zhǎng)大。進(jìn)，使大晶粒成為二次再結(jié)晶的核心，晶粒迅速長(zhǎng)大。 推動(dòng)力推動(dòng)力：大、小晶粒表面能的不同。：大、小晶粒表面能的不同。 二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大 不均勻生

21、長(zhǎng)不均勻生長(zhǎng) 均勻生長(zhǎng)均勻生長(zhǎng)不符合不符合Dl=d/f 符合符合Dl=d/f 氣孔被晶粒包裹氣孔被晶粒包裹 氣孔排除氣孔排除 界面上有應(yīng)力界面上有應(yīng)力 界面無(wú)應(yīng)力界面無(wú)應(yīng)力比較比較晶粒異常長(zhǎng)大的根源：晶粒異常長(zhǎng)大的根源：起始顆粒大??；起始顆粒大??；控制溫度控制溫度(抑制晶界移動(dòng)速率抑制晶界移動(dòng)速率)；起始粉料粒度起始粉料粒度細(xì)而均勻細(xì)而均勻；加入少量加入少量晶界移動(dòng)抑制劑晶界移動(dòng)抑制劑。 3 6 10 30 60 100100603010631起始粒度起始粒度最后晶粒與起始最后晶粒與起始晶粒尺寸的比例晶粒尺寸的比例起始粒度不均勻；起始粒度不均勻；燒結(jié)溫度偏高；燒結(jié)溫度偏高；燒結(jié)速率太快；燒結(jié)速

22、率太快；成型壓力不均勻；成型壓力不均勻；有局部不均勻液相。有局部不均勻液相。采取措施：采取措施：10.3.3 晶界在燒結(jié)中的應(yīng)用晶界在燒結(jié)中的應(yīng)用10.4 10.4 影響燒結(jié)的因素影響燒結(jié)的因素10.4.1 10.4.1 原始粉料粒度：原始粉料粒度：細(xì)而均勻細(xì)而均勻10.4.2 10.4.2 燒結(jié)助劑燒結(jié)助劑 1 1、外加劑與燒結(jié)主體形成、外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體固溶體 兩者產(chǎn)生的晶格畸變程度越大，越有利于燒結(jié)。兩者產(chǎn)生的晶格畸變程度越大，越有利于燒結(jié)。 例例：AlAl2 2O O3 3中加入中加入3 3CrCr2 2O O3 3可在可在18601860燒結(jié)；燒結(jié)； 當(dāng)加入當(dāng)加入1 12 2TiOTiO2 2只需只需16001600就能致密化。就能致密化。 2 2、外加劑與燒結(jié)主體形成、外加劑與燒結(jié)主體形成液相液相 流動(dòng)傳質(zhì)速度快，降低燒結(jié)溫度和提高了坯體的致密度。流動(dòng)傳質(zhì)速度快，