烧结过程中的晶粒生长及其控制
硬质合金烧结变形及控制方法
硬质合金烧结变形及控制方法摘要：硬质合金烧结变形及其控制方法是硬质合金制造领域的一个重要研究方向。
本文通过对硬质合金材料的组成和制备工艺进行综述，分析了烧结变形的成因和影响因素。
在此基础上，提出了一系列控制方法，包括优化烧结工艺参数、改进烧结模具设计、合理选择烧结添加剂等。
同时，本文通过实际案例分析，验证了这些控制方法的有效性。
研究结果表明，通过合理控制烧结过程中的变形，可以显著提高硬质合金材料的性能和质量，为硬质合金制造提供了理论依据和技术支持。
关键词：硬质合金、烧结变形、控制方法、制备工艺、烧结工艺参数引言：硬质合金是一种重要的工程材料，在机械、航空航天、石油化工等领域具有广泛的应用。
硬质合金的制备过程中，烧结是一个关键的工艺步骤，它决定了硬质合金材料的性能和质量。
然而，烧结过程中常常会出现各种变形问题，如开裂、弯曲等，严重影响了硬质合金的制造效率和质量稳定性。
因此，研究硬质合金烧结变形及其控制方法具有重要的理论意义和实际价值。
一、硬质合金的组成和制备工艺1.1 硬质合金的组成硬质合金通常由两个主要组分组成：金属碳化物和粘结相。
金属碳化物主要是钨碳化物（WC），它具有高硬度、高熔点和良好的耐磨性。
粘结相通常是钴（Co）或镍（Ni），它的作用是将金属碳化物颗粒牢固地粘结在一起，并提供一定的韧性和冲击强度。
此外，硬质合金还可能含有其他元素或添加剂，如钛（Ti）、铌（Nb）、钼（Mo）等，以进一步改善其性能。
1.2 硬质合金的制备工艺硬质合金的制备工艺通常包括粉末混合、成型和烧结三个主要步骤。
首先，将金属碳化物粉末和粘结相粉末按照一定的配比进行混合，通常使用球磨或干法混合的方法，以确保两种粉末均匀混合。
然后，将混合粉末通过成型工艺，如压制、注射成型等，制备成所需的形状，如板材、棒材、刀片等。
最后，成型体经过烧结工艺，即在高温下进行加热处理，以使金属碳化物颗粒结合成整体。
烧结过程中，首先进行预烧结，将成型体加热至金属碳化物颗粒开始颗粒间结合的温度。
铁氧体生产工艺技术——铁氧体的烧结(一)
❖ 永磁铁氧体的烧成中，在择优取向方面利用二次再 结晶是有益的，这种磁材的烧结要求获得高密度以 及高度择优取向，成型时通过强大的磁场作用可使 粉料颗粒达到相当大程度的取向，
❖ 3、第二相、气孔对晶粒生长的作用 ❖ 在烧结过程中晶粒生长常被少量第二相或气孔所抑
制，夹杂物的存在增大了晶粒界面移动所需的能量， 因而抑制了晶粒的长大 ❖ 夹杂物可能：（1）与界面一起移动，阻碍小；（2） 与界面一起移动，
《铁氧体生产工艺技术》
❖ 对于所有气孔均符合热力学收缩密度有所不同 的磁体，初始密度对烧结密度的影响是不大的。 但如果初始密度过低，热力学稳定，致密化将 受明显影响，初始密度高，R小，σp大，有利 于致密化。
❖ 铁氧体内部气孔的大小、形状、分布与烧结温 度和时间有关。
❖ 当原始配方中氧化铁含量略低于正分比时，可 获得高密度；反之，如氧化铁含量略高于正分 比，则很难得到致密的样品
《铁氧体生产工艺技术》
❖ 复习上次课重点： ❖ 固相反应； ❖ 固相反应分析； ❖ 加速固相反应，缩短烧结周期（时间），需
考虑的有关因素； ❖ 添加剂的作用。
《铁氧体生产概念 ❖ 烧结是将成型好的坯件，在常压或加压下， ❖ 在空气中或保护气体中， ❖ 高温（T＜T熔点）加热， ❖ 使颗粒之间互相结合（粘结），从而提高成型坯件的
《铁氧体生产工艺技术》
❖ 课后小结： ❖ 一、气孔与致密化的关系，气孔与晶粒生长和致密度
有关， ❖ R＜Rc，气孔收缩，R＞Rc，气孔趋于生长； ❖ 二、降低气孔率的措施（六条）； ❖ 三、常用烧结技术有：①低温烧结，②热压烧结，③
气氛烧结。 ❖ 作业布置： ❖ 制备高密度铁氧体，降低气孔率应采取哪些措施？ ❖ 2、常用的烧结技术有哪些？
烧结的问题和解答
烧结的问题和解答第九章烧结1、解释下列名词（1）烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。
烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程，烧成包括多种物理变化和化学变化。
烧成的含义包括的范围广，烧结只是烧成过程中的一个重要部分。
（2）晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
（3）固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结：有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结；（2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结；（3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结；（4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结；（5）外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差，压力差，空位差。
4、说明影响烧结的因素？答：（1）粉末的粒度。
细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速；（2）外加剂的作用。
在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。
（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。
（4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。
（6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因。
材料科学基础--第九章-烧结
中心距L缩短 坯体收缩
适用： 蒸发-凝聚传质
扩散传质
球体-平板模型
扩散传质
烧结会引起体积的收缩和致密度增加，常用线收缩率或密度值来评
价烧结的程度。对模型(B)，烧结收缩是因颈部长大，两球心距离 缩短所引起的。故可用球心距离的缩短率 L 来表示线收缩率（L0烧结前两球心距离，L-烧结后缩短值）： L0
烧结后期：传质继续进行，粒子长大，气孔变成孤立闭气孔，密 度达到95%以上，制品强度提高。
（二）烧结推动力
能量差（具体表现为：压力差、空位浓度差、溶解度差）
1、能量差 粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能，即能量差是烧结的 推动力，但较小。烧结不能自发进行，必须对粉料加以高温，才 能促使粉末体转变为烧结体
2、颈部空位浓度分析
1）无应力区（晶体内部）的空位浓度：
c0
n0 N
exp
EV kT
2）应力区的空位浓度：
受压应力时，形成体积为Ω空位所做的附加功为：
En
受张应力时，形成体积为Ω空位所做的附加功为：
Et
所以，在接触点或颈部区域形成一个空位所做的功为：
3）温度的影响
T↑，D*＝D0exp（－Q/RT）↑↑， x/r、△L/L↑↑。
温度升高，加快烧结。温度在烧 结中往往起决定性作用。
在扩散为主的烧结中，除体积扩
散外，质点还可以沿表面、界面或
位错等处进行多种途径的扩散。库
津斯基综合各种烧结过程，得出烧
结动力学典型方程为：
( x)n r
F(T ) rm
多相反应和熔融、溶解、烧结等，其包括范围较宽。 烧结：仅是粉料经加热而致密化的简单过程，是烧成过程的一个
PDC材料超高压烧结中聚晶金刚石晶粒异常生长及其抑制机制研究_邓福铭
2001 .2(122)
·5 ·
PDC 材料超高压烧结中聚晶金刚石晶粒异常 生长及其抑制机制研究
1 .310027 浙江大学物理系 邓福铭1 ,2 陈小华1 陈启武2 2 .410012 长沙矿冶研究院
摘要 通过非正常工艺条件下的 PDC 材料高压合成实验 , 考察了烧结温度 、保温时间以及不同的金属添加
金刚石(○);Fe3 C(★);α-Fe( );Fe3 C7(■)
4 结论 (1)在非正常烧结工艺条件下 , PDC 材料 PCD 层
聚晶金刚石晶粒发生了异常生长现象 , 异常晶粒呈层 状分布 。
(2)添加 Fe -Ti(Zr)与添加 Ti(Zr)对烧结过程中 晶粒异常生长的作用效果不一样 , 前者比后者抑制作 用效果明显 。
(收稿日期 :2000 -11-20)
(编辑 :王琴)
第一作者 :邓福铭 , 38 岁 , 博士 , 目前主要从事金 刚石及相关材料 、纳米碳管及其复合材料为研究开发 工作 。
图 1 合成腔体组装结构图 粒度 均 小 于 200 目 , 金 刚 石 粉 末 与 金 属 添 加 剂 在
烧结过程中晶粒异常生长过程及其抑制作用的实验考 QF -1F型球磨机混料均匀后进行真空净化处理 , 最后
察 , 试图更深入地了解烧结过程中晶粒异常生长的行 按图 1 所示腔体结构组装进行超高压高温合成实验 。
真空净化处理(Pa)
1 .33～ 6 .65 ×10 -3 600 ℃, 1h
1 .33～ 6 .65 ×10 -3 600 ℃, 1h
1 .33～ 6 .65 ×10 -3 600 ℃, 1h
1 .33～ 6 .65 ×10 -3 600 ℃, 1h
《关键工艺对烧结Nd-Fe-B磁体结构与磁性能的影响》范文
《关键工艺对烧结Nd-Fe-B磁体结构与磁性能的影响》篇一摘要：本文主要研究了关键工艺对烧结Nd-Fe-B磁体结构与磁性能的影响。
Nd-Fe-B磁体作为一种典型的永磁材料，具有较高的应用价值和市场前景。
通过实验，我们深入探讨了烧结温度、压力、时间等关键工艺参数对磁体结构与磁性能的影响规律，为提高烧结Nd-Fe-B磁体的综合性能提供了重要的理论依据。
一、引言Nd-Fe-B磁体作为一种典型的稀土永磁材料，在工业领域具有广泛的应用。
其优异的磁性能主要得益于其独特的晶体结构和复杂的相组成。
然而，烧结工艺作为制备Nd-Fe-B磁体的关键环节，对磁体的结构与性能具有重要影响。
因此，研究关键工艺对烧结Nd-Fe-B磁体结构与磁性能的影响，对于提高磁体的综合性能具有重要意义。
二、实验方法本实验采用烧结法制备Nd-Fe-B磁体，通过调整烧结温度、压力和时间等关键工艺参数，研究其对磁体结构与磁性能的影响。
具体实验步骤如下：1. 原料准备：选择高纯度的Nd、Fe和B等原料，按照一定比例混合后进行熔炼。
2. 制备：将熔炼后的合金破碎、球磨、压制成特定形状的生坯。
3. 烧结：将生坯放入高温炉中，通过调整烧结温度、压力和时间等参数进行烧结。
4. 测试：对烧结后的磁体进行结构与性能测试，包括XRD、SEM等结构分析以及磁滞回线等性能测试。
三、结果与讨论1. 烧结温度对磁体结构与性能的影响随着烧结温度的升高，Nd-Fe-B磁体的晶粒尺寸逐渐增大，晶界变得更加清晰。
同时，烧结温度的升高也有利于提高磁体的矫顽力和最大磁能积等磁性能。
然而，过高的烧结温度可能导致晶粒异常长大和相分离现象，反而降低磁体的综合性能。
因此，选择合适的烧结温度对于提高Nd-Fe-B磁体的综合性能至关重要。
2. 烧结压力对磁体结构与性能的影响烧结压力对Nd-Fe-B磁体的致密度和晶粒生长具有重要影响。
适当增加烧结压力可以提高磁体的致密度，减小晶粒尺寸，从而有利于提高磁体的综合性能。
烧结基础知识
F
产生，Fx可以忽略不计。
理
想
状 况
2
实 颗粒尺寸、形状、堆积方式不同， 颈 际 状 部形状不规则接触点局部产生剪应力 况 晶界滑移，颗粒重排
密度，气孔率
2静压力
(但颗粒形状不变，气孔不可能完全消 除。)
26
2、应力分布不均匀必造成空位浓度梯度
⑴引起浓度差异的原因
有应力存在时空位形成所需的附加功
C1 C0
3
e KT
1
3
C0
KT
；
C1
C0
C03 KT
自颈部到接 触点浓度差
C1 C2 23 C0 KT
；
C1 C2
2C03 KT
自颈部到内 部浓度差
结论：
①由于应力的分布不均匀造成空位浓度梯度，空位
将主要从颈部表面扩散到颈部中心两颗粒接触处；
18
*推动力与颗粒细度的关系：
颗粒堆积后，有很多细小气孔弯曲表面由于表面 张力而产生压力差，
当为球形：P＝2/r 当非球形：P＝ ( 1 1 )
r1 r2
结论：粉料愈细，由曲率而引起的烧结推动力愈大!!
19
四、烧结模型
1945年以前：粉体压块
1945年后，G.C.Kuczynski
球模型中
…… 缺点：只描述宏观变化，未揭示本质。
4
定义2:在表面张力作用下的扩散蠕变。
优点：揭示了本质。 缺点：未描述宏观物理性质变化。
5
烧结的指标
烧结收缩率 强度 实际密度/理论密度 吸水率 气孔率等
6
二、烧结分类
按照烧结时是否出现液相，可将烧结分为两类：
NdFeB磁体烧结过程晶粒长大行为的研究
目前国内工业生产Ｎｄ．Ｆｅ—Ｂ磁体所选择的烧 结温度一般为１３２３～１３８３ Ｋ。参照Ｎｄ．Ｆｅ．Ｂ三元 系亚稳相图［３］，可以看到，在Ｎｄ—Ｆｅ．Ｂ磁体的烧结 过程中始终存在富Ｎｄ液相。存在的富Ｎｄ液相量 与具体的烧结温度和合金成分相关，约为１５％一 ２０％（体积分数）［４］。在１３２３ Ｋ烧结，富Ｎｄ液相润 湿Ｎｄ：Ｆｅ，。Ｂ颗粒时，接触角汐约为７。一８０；烧结温 度升高，口值则有所降低［５］。随着烧结过程的开
第２４卷第５期
Ｖ０１．２４
Ｎｏ．５
中 国 稀土 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＣＨＩＮＥＳＥ ＲＡＲＥ ＥＡＲＴＨ ＳＯＣＩＥＴＹ
２００６年１０月 ０ｃｔ．２００６
Ｎｄ．Ｆｅ．Ｂ磁体烧结过程晶粒长大行为的研究
刘湘涟Ｈ，周寿增２
（１．湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭４１１１０５；２．北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京
应用 Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ￥２５０ＭＫ２， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ ￥２５０ＭＫ３与Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ￥３６０型扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）分析磁体显微组织。按照ＧＢ６３９４—８６规定的 金属材料平均晶粒尺寸测量方法测定磁体的平均 晶粒尺寸。
２结果与讨论
收稿日期：２００６—０５—３０；修订日期：２００６—０７—３０ 基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３）（Ｇ２０００．６７２０１．３）资助项目 作者筒介：刘湘涟（１９６６一），男，湖南涟源人，博士，副教授；研究方向：金属功能材料 ＊通讯联系人（Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｈｅｄ３１１＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ）
在平均粒度为４ ｐｔｍ的合金粉末中加入１０％的 平均粒度为１０．６ ｐｔｍ的合金粉末，使合金粉末粒 度分布范围增宽。这样制备的Ｎｄ３３Ｄｙｌ５ＦｅｂａｌＡｌｏ．。 Ｂ。．∞烧结磁体，其晶粒聚集成团，平均晶粒尺寸显
无压烧结 热压烧结
无压烧结热压烧结全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：无压烧结和热压烧结是两种常见的粉末冶金加工工艺，它们在生产中起着非常重要的作用。
无压烧结是通过在适当的温度下将金属粉末进行加热，使其颗粒间通过表面扩散相互结合而形成的一种成型工艺。
而热压烧结则是在高温高压下将金属粉末进行加热压制，使得颗粒之间通过原子扩散结合，形成高密度、高性能的成型产品。
在本文中，将分别详细介绍无压烧结与热压烧结的工艺原理、应用领域以及优缺点等方面的内容。
无压烧结工艺是一种非常普遍的粉末冶金加工技术，其原理主要是通过将金属粉末在适当的温度下进行加热，使其表面原子扩散，颗粒之间发生结合从而实现成型。
无压烧结工艺具有简单、成本低、易操作等特点，可以实现对多种金属材料的成型加工。
该工艺适用于生产复杂形状、高精密度、高强度要求的金属零件，如汽车零部件、航空航天零件、工具等领域。
与无压烧结相比，热压烧结工艺在加工过程中施加了高温高压的条件，可以有效提高产品的密度和力学性能。
在热压烧结过程中，金属粉末在高温高压的环境下发生塑性变形，颗粒之间形成更加密实的结合，从而提高了成型产品的密度和强度。
热压烧结工艺适用于生产高性能、高强度、高硬度的金属制品，如刀具、锻模、齿轮等领域。
虽然无压烧结和热压烧结工艺在材料加工中具有各自的优势，但是也存在一定的局限性。
无压烧结工艺制品密度较低，强度和硬度较差，因此不适用于要求高强度和高硬度的产品；而热压烧结工艺虽然能够提高产品的密度和力学性能，但是其工艺复杂、设备成本高、能耗大，不适用于生产对工艺要求较低的产品。
无压烧结和热压烧结是两种常见的粉末冶金加工工艺，它们分别适用于不同的生产领域和要求。
在实际生产中，应根据产品的具体要求和特性选择合适的成型工艺，以确保生产效率和产品质量。
还需要不断研究和创新，推动无压烧结和热压烧结工艺的发展，为粉末冶金产业的持续发展提供技术支持。
【2000字】第二篇示例：无压烧结和热压烧结是两种常见的粉末冶金工艺，用于制备各种金属和非金属材料。
特种陶瓷复习题
特种陶瓷复习参考题1．特种陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。
主要包括高温、高强、耐磨、耐腐蚀为特征的结构陶瓷及用以进行能量转换的功能陶瓷和生物陶瓷。
由于不同的化学组分和显微结构而决定其具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、光电、电光、声光、磁光、超导、生物相容性等。
由于性能特殊，这类陶瓷要应用于高温、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。
2．说明Al 2O3 陶瓷的晶型，各种晶型的结构。
Al 203同质异晶体主要的三种：a- AI2O3, 3- AI2O3, Y AI2O3。
1300 C以上的高温几乎完全转变为a- AI2O3。
Y- A I 2 O 3属尖晶石型(立方)结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在空隙中。
3- AI2O3 是一种AI2O3 含量很高的多铝酸盐矿物。
其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO] 层和[ AI11O12 ] 类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离子排列成立方密堆积，Na 完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内。
a- AI2O3属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体。
3.说明AI 2O3的预烧的目的，并说明哪些因素对预烧的影响。
预烧的目的：一是使Y AI2O3全部转变为a- AI2O3,减少烧成收缩，二是可以排除AI 2O3 原料中的Na2O，提高原料的纯度，从而保证产品的性能。
影响预烧的因素：(1 )温度：预烧温度偏低即不完全转变成 a AI 2O3，且电性能降低；预烧温度过高，粉料发生烧结，不易粉碎，且活性降低。
(2)气氛：1450 C以下，不同气氛中预烧的AI 2O3,其Na2O的含量不同。
4.简要说明AI 2O3瓷的生产工艺过程。
原料煅烧T磨细T配方T加粘结剂T成型T素烧T修坯T烧结T表面处理。
烧结的概念——精选推荐
第十二章烧结（Sinter）第一节基本概念一、烧结1、烧结的意义烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料等部门的一个重要工序。
烧结的目的是把粉状物料转变为致密体。
这种烧结致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃相和气孔组成，烧结过程直接影响显微结构中晶粒尺寸和分布，气孔尺寸和分布以及晶界体积分数….。
烧结过程可以通过控制晶界移动而抑制晶粒的异常生长或通过控制表面扩散、晶界扩散和晶格扩散而充填气孔，用改变显微结构方法使材料性能改善。
因此，当配方、原料粒度、成型等工序完成以后，烧结是使材料获得预期的显微结构以使材料性能充分发挥的关键工序。
2、烧结的定义宏观定义：一种或多种固体（金属、氧化物、氮化物等）粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。
微观定义：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。
由于烧结体宏观上出现体积收缩，致密度提高和强度增加，因此烧结程度可以用坯体收缩率、气孔率、吸水率或烧结体密度与理论密度之比（相对密度）等指标来衡量。
3、与烧结有关的一些概念A．烧结与烧成（firing）:烧成：包括多种物理和化学变化。
例如脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等。
而烧结仅仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程，烧结仅仅是烧成过程的一个重要部分。
B．烧结和熔融(Melt)：烧结是在远低于固态物质的熔融温度进行的。
泰曼发现烧结温度（T S）和熔融温度（T M）的关系有一定规律：金属粉末 T S=（0.3~0.4）T M盐类 T S=0.57T M硅酸盐 T S=（0.8~0.9）T M烧结和熔融这两个过程都是由原子热振动而引起的，但熔融时全部组元都为液相，而烧结时至少有一组元是处于固态。
C．烧结与固相反应：两个过程均在低于材料熔点或熔融温度之下进行的。
电子专用陶瓷的烧结工艺优化考核试卷
A.控制烧结温度
B.控制保温时间
C.添加晶粒长大抑制剂
D.提高烧结速率
4.以下哪些材料可以用作电子陶瓷的助烧剂？()
A.氧化锂(Li2O)
B.氧化钠(Na2O)
C.氧化锆(ZrO2)
D.氧化铅(PbO)
5.电子专用陶瓷烧结体的密度测量方法有哪些？()
A.烧结温度
B.保温时间
C.粉末粒度
D.气候条件
2.电子专用陶瓷烧结的目的是什么？()
A.提高陶瓷密度
B.降低陶瓷孔隙率
C.改善陶瓷机械性能
D.所有以上选项
3.下列哪种方法不适用于提高电子陶瓷的烧结速率？()
A.提高烧结温度
B.增加烧结压力
C.减少保温时间
D.使用助烧剂
4.电子陶瓷烧结过程中，助烧剂的作用是什么？()
2.在电子陶瓷烧结中，粉末粒度越大，烧结体的密度越高。（）
3.电子陶瓷烧结体的机械强度与烧结体的密度成正比。（）
4.使用助烧剂可以降低电子陶瓷的烧结温度，但不会影响其电性能。（）
5.烧结过程中，保温时间越长，烧结体的晶粒越大。（）
6.电子陶瓷烧结体在烧结初期就会发生显著的收缩。（）
7.在电子陶瓷烧结中，氮气气氛可以防止陶瓷的氧化。（）
D.减少烧结体的收缩
13.电子专用陶瓷烧结中，以下哪些因素有助于提高烧结体的机械强度？()
A.提高烧结温度
B.延长保温时间
C.减小粉末粒度
D.使用合适的助烧剂
14.以下哪些方法可以用来检测电子陶瓷烧结体的晶粒大小？()
A.扫描电子显微镜(SEM)
B.透射电子显微镜(TEM)
C. X射线衍射法(XRD)
陶瓷烧结工艺原理与应用考核试卷
C.颗粒间的结合
D.晶粒生长
3.下列哪些方法可以用来控制陶瓷烧结过程中的晶粒生长？()
A.控制烧结温度
B.控制保温时间
C.调整烧结气氛
D.优化原料粒度分布
4.以下哪些陶瓷材料通常需要较高的烧结温度？()
A.氧化铝
B.碳化硅
C.氮化硅
D.钙长石
5.陶瓷烧结中，以下哪些因素可能导致烧结体出现裂纹？()
C.降低升温速率
D.优化原料配方
15.陶瓷烧结过程中，哪种现象是由于颗粒间的结合造成的？()
A.体积收缩
B.线收缩
C.密度降低
D.结构松弛
16.下列哪种陶瓷材料烧结时容易出现晶粒异常长大？()
A.铝土矿
B.长石
C.氧化锆
D.硅藻土
17.陶瓷烧结工艺中，下列哪种因素可能导致烧结体出现裂纹？()
A.快速升温
A.烧结过程中的温度梯度
B.陶瓷材料的收缩不均
C.保温时间过长
D.升温速率过快
6.以下哪些是烧结工艺中常用的升温方式？()
A.逐步升温
B.快速升温
C.慢速升温
D.阶段升温
7.陶瓷烧结过程中，以下哪些现象与孔隙中气体的逸出有关？()
A.体积收缩
B.线收缩
C.密度增加
D.气孔减少
8.以下哪些陶瓷材料在烧结后通常具有较高的机械强度？()
7.快速烧结可以缩短烧结时间，但不会影响烧结体的质量。()
8.在陶瓷烧结中，升温速率越快，烧结体的晶粒越细小。()
9.烧结过程中，保温时间越长，烧结体的机械强度越高。()
10.真空烧结可以完全避免陶瓷材料在烧结过程中的氧化。()
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
晶粒生长
由许多颗粒组成的多晶体 界面移动情况如右图所示
❖ 晶粒长大定律：
dD dt
K D
D2
D0 2
Kt
❖D—时间t时的晶粒直径
❖K—常数
❖D0—t=0时的晶粒平均尺寸
晶粒生长后期 1
D D0 D Kt 2
3.晶粒生长与二次再结晶的异同点：
相同点：二者的推动力均为界面两侧质点的自由 能之差，都是通过界面的迁移
不同点：
晶粒生长
二次再结晶
晶粒平均尺寸增长 不存在晶核，晶界处于平衡状态 界面上无应力
存在 气孔在晶界上或晶界交汇处
个别晶粒异常长大 大晶粒是二次再结晶的晶核
界面上有应力
气孔被包裹到晶粒内部
再结晶与晶粒长大是与烧结并行的高温动 力学过程，特别是晶粒长大与二次再结晶过程 往往与烧结中、后期的传质过程是同时进行的。 它对烧结过程和烧结体的显微结构和性能有不 可忽视的影响。 晶粒生长:无应变的材料在热处理时，平衡晶 粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续长大的 过程.
一. 初次再结晶
1.定义：在已发生塑性形变的基质中出现新生 的无应变晶粒的成核和长大过程
4.二次再结晶产生的原因：
⑴ 原始粒度不均匀，存在个别大晶粒 ⑵ 烧结温度偏高或烧结速率太快 ⑶ 成型压力不均，局部有不均匀液相
5.避免二次再结晶采取的措施：
⑴ 合理选择原料的粒度，提高粒度均匀性，减少 产生大颗粒的可能
⑵ 控制温度抑制晶界移动速率，避免晶界移动过 快
⑶ 引入适当添加剂
6.不良结果(危害)：
坯体继续致密化
晶粒生长推动力
烧成制度
温度制度 压力制度
气氛
第九章 烧结
9.1概述 9.1.1 烧结定义： 1、传统定义：（宏观定义）
一种或多种固体粉末经过成型， 在加热到一定温度后开始 收缩，在低于熔点温度下 变成致密、坚硬的烧结体 的过程
2、微观定义：
由于固态中分子（或 原子）的相互吸引，通过 加热，使粉末体产生颗粒 粘结，经过物质迁移使粉 末产生强度并导致致密化 和再结晶的过程
由9—16知颈部与晶体内浓度差
2C C0
C C0
9—17
代入得
每秒从每厘米周长上扩散离开颈部的空位扩散流量
J 4DV C 9—18
DV:空位扩散系数，如D*自扩散系数， DV= D / C0
由于空位扩散速度扩散等于颈部体积增长速度
J • 2x • dV dx 9—19
2 1 1
r 2t 2
收缩：
V 3 L 9 t
Ⅱ粘性流动后V期 L 4r
麦肯基利用近似法得出
d
dt
k1
23
1 3
9--32
式中：θ—相对密度 ,κ(常数)=
2
4
1
3
1
n3
33
单位体积内气孔的数目:
1
n3
1
1 3
3
1
3
1
4 r0
9--34
将9—34代入9—32 ，取 0.41r=r0得 r0: 气孔尺寸
d
dt
3 2
r
1
9—35
结论：粘性流动传质的烧结速度决定于三个因素
再结晶和晶粒长大(新)
三、二次再结晶
概念
二次再结晶是坯体中少数大晶粒尺 寸的异常增加，其结果是个别晶粒 的尺寸增加，这是区别于正常的晶 粒长大的。
简言之，当坯体中有少数大晶粒存在时，这些 大晶粒往往成为二次再结晶的晶核，晶粒尺寸 以这些大晶粒为核心异常生长。
推动力
推动力仍然是晶界过剩 界面能。
二次再结晶发生后，气孔进人晶粒内部，成 为孤立闭气孔，不易排除，使烧结速率降低甚 至停止。因为小气孔中气体的压力大，它可能 迁移扩散到低气压的大气孔中去，使晶界上的 气孔随晶粒长大而变大。
图24 由于晶粒长大使气孔扩大示意图
最终和初始晶粒大小之比
初始粒子尺寸（μm） 图25 BeO在2000℃下经2.5小时二次再结晶后的相对晶粒长大
造成二 次再结 晶的原 因主要 是原始 物料粒 度不均 匀及烧 结温度
偏高
其次是
产
成型压
生
力不均
原
匀及局
因
部有不
均匀的
液相等
二次再结晶出现后．对材料性能的影响： 由于个别晶粒异常长大．使气孔不能排除，坯体不 再致密，加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内 部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂， 使烧结体的机械、电学性能下降。 工艺上的措施： 工艺上常采用引入适当的添加剂，以减缓晶界的移 动速度，使气孔及时沿晶界排除，从而防止或延缓 二次再结晶的发生。
晶粒直径(mm)
时间(分)
图19 在400℃受400g/mm2应力作用的NaCl晶体，
置于470℃再结晶的情况
推动力
初次再结晶过程的推动力是基 质塑性变形所增加的能量。
一般储存在变形基质中的能量约为0.5～1Cal／g的数量 级，虽然数值较熔融热小得多(熔融热是此值的1000倍 甚至更多倍)，但却足够提供晶界移动和晶粒长大所需 的能量。