第十二章陶瓷烧结原理与技术

但是颗粒细，表面活性Байду номын сангаас，可吸附大
量气体或离子，如CO32-等，这不利于颗
粒间接触而起了阻碍烧结的作用。
另外从防止二次重结晶来考虑也并非粒度 愈细愈好。最适宜的烧结起始粒度为 0.05～0.5μm。
第十二章陶瓷烧结原理与技术
2．外加剂的作用 在固相烧结中，少量外加剂可与烧结
相生成固溶体，促进缺陷增加而加速烧结。 在有液相参加的烧结中，外加剂能改变液 相的性质，从而促进烧结。其主要作用有：
保温时间:指在高温下保持得时间,它能促进新型陶瓷致密化, 但过长的保温可使晶体过分长大或发生二次重结晶。
降温速度 :缓慢冷却收缩率大，相对气孔率小,残留应力小。 对于某些新型陶瓷，由于急冷（甚至是淬火急冷）能防止某 些化合物的分解、固溶体的脱溶及粗晶的形成，故能提高产 品的电气性能,但热应力大。
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烧成制度曲线
第十二章陶瓷烧结原理与技术
烧成制度对产品性能的影响
升温速度 : 漫速升温，其抗张强度比快速升温的坯体增加， 并且气孔率低。尤其是在排胶阶段和大件制品。
烧成温度:直接影响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的 形貌和数量。过高的烧成温度使陶瓷的晶粒过大或少数晶粒 猛长，破坏组织结构的均匀性和致密性；过低的烧成温度则 使陶瓷不易致密化。
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蒸发和凝聚传质 (气相）: 由于颗粒表面曲率有差异，各 部位蒸气压不同，物质从蒸气压高处蒸发而凝聚到蒸气压 低处.
扩散传质（固相）: 晶体的晶格中缺位或空位的浓度存 在差异时，物质就会由缺陷浓度大的部位定向扩散到浓度 部位.由于在颈部、晶界表面和晶粒间存在空位浓度梯度， 烧结过程中空位向体内移动,则物质通过体扩散、表面扩 散和晶界扩散向颈部作定向传递
粘性和塑性流动传质 高温下某些晶粒具有牛顿型液体 的粘性流动，使相邻晶粒中心互相逼近，晶粒间产生粘合 作用形成封闭气孔，封闭气孔由于粘性流动密实化，产生 粘性流动传质；高温下坯体中固相含量较高，会产生塑性 流动传质 .
溶解-沉淀传质 （液相） : 固相分散于液相中，细小颗粒 （其溶解度高）或颗粒表面的凸起部分溶解进入液相，并 通过液相转移到另一粗颗粒表面（其溶解度低）而沉淀下 来，直至晶粒长大 一定的液相量，固相被液相润湿， 固相在液相中有适当的溶解度
第十二章 陶瓷烧结原理与技术
关于烧结机理若干问题： 1．陶瓷的烧结定义？ 2．陶瓷烧结过程及要弄清的几个要点是什么？ 3．陶瓷烧结推动力的来源？ 4．烧结为什么要加热进行？ 5．为什么烧结过程的物质传递总是向颗粒与颗
粒点接触的颈部方向移动？
第十二章陶瓷烧结原理与技术
6．烧结过程的物质传质机构有哪些？ 7．界面的形成？粒界移动与晶粒长大？平直晶
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4．烧结过程中物质移动的推动力
粉末物料在烧结过程中有一种推动力在 起作用，这个推动力就是过剩粉末体的表面 能下降。
第十二章陶瓷烧结原理与技术
烧结为什么要加热进行？
陶瓷粉体的表面能在数百至上千焦/摩之间， 与化学反应过程能量变化（可达几至几十 万焦/摩）相比，这个烧结推动力实在是很 小的。因此烧结不能自动进行，必须对粉 体施以高温，才能促使粉体越过能垒转变 为烧结体。
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陶瓷烧结能垒示意图
自
由
能
烧结势垒
陶瓷胚体
烧结推动力
陶瓷烧结体
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烧成制度
烧成制度包括温度制度（指升温速 度、烧成温度、保温时间及冷却速度、 气氛制度和压力制度，表14-3列出烧成 制度的变化对产品性能的影响，实际生 产中还要考虑窑炉加热类型、内部结构 和装窑方式等。
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烧结后期
：随着晶界上的物质继续 向气孔扩散填充，使致密 化继续进行，晶粒继续均 匀长大，气孔随晶界一起 移动，直至获得致密化的 陶瓷材料，。另外，不同 形状的晶界，移动的情况 也各不相同，弯曲的晶界 总是向曲率中心移动。曲 率半径愈小，移动就愈快。 在烧结后期晶粒生长在过 程中，出现气孔迁移速率 显著低于晶界迁移速率的 现象，这时气孔脱开晶界， 被包裹到晶粒内。
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2．烧结阶段
生胚: 陶瓷生坯颗粒 之间呈点接触。
烧结前期:高温时物质 通过不同的扩散途径向 颗粒间的颈部和气孔部 位填充，使颈部渐渐长 大，颗粒间接触界面扩 大，使气孔缩小、致密 化程度提高，孤立的气 孔布于晶粒相交的位置 上，坯体的密度超过理 论密度的90%。
第十二章陶瓷烧结原理与技术
烧成与烧结的区别
烧成：除了包括烧结过程外，还包 括其它物理化学过程。
烧结：仅指陶瓷致密化过程，包括 均匀细致的晶粒尺寸和低气孔率。
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影响烧结的主要因素
1．粉料的粒度
粉料粒度愈细，活性愈高，增加了烧结 推动力，缩短了原子扩散距离，提高了颗 粒在液相中的溶解度。烧结温度可相应降 低150～300℃。
界与120°角的诞生？ 8．固相反应和固相烧结的区别？ 9. 烧结与烧成的区别? 10.烧成制度曲线的制定? 11．何谓二次重结晶？是利是害？ 12. 各种烧成方法的特点与特色?
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1．烧结的定义 粉末经过成型，在烧结炉中当加
热到一定温度后便开始收缩，在低于 熔点温度下即变成致密的、坚硬的烧 结体，这种过程称为“烧结”。 图14-1为烧结现象的示意图。
第十二章陶瓷烧结原理与技术
Atom movemen第t十i二n章陶l瓷i烧q结u原理id与技术phase sintering.
3．烧结过程中的物质传递
烧结过程是一个物质的传递过程，通常物 质传递方式有以下四种，烧结过程中物质 传递的方式和机理列于表14-1。
蒸发和凝聚传质 （气相） 扩散传质（固相） 粘性和塑性流动传质 溶解-沉淀传质 （液相）
气氛制度:分为还原气氛（如氢气或含氢气气氛）、中性（如 氮气）和惰性（如氩气）及普通气氛（空气）。在氧分压低 的气氛中，如在氢气、一氧化碳、惰性气体或真空中烧成的， 可得到良好的氧化物陶瓷烧结体。不同陶瓷性能要求不同气 氛制度。
压力制度: 参见热压烧结第十二章陶瓷烧结原理与技术
第十二章陶瓷烧结原理与技术