-液相烧结

与应力(σ)联系起来
，
又
KTd2 8D*
8D* KTd2
❖ 粘性蠕变产生区域：晶界区域、位错区域
精选可编辑ppt
5
动力学关系：
❖烧结模型：双球模型(中心距缩短)
❖颈部增长公式：
x
(3
1
)2
1
r 2
1
t2
r 2
❖体收缩：
VV3LL49rt
❖麦肯基导出适合粘性流动传质全过程的烧结速率公
式：
d 3 (1)
产生的传质称为粘性流动传质(或粘性蠕变传质)。
在固态烧结中，晶体内的晶格空位在应力作用下， 由空位的定向流动引起的形变称为粘性蠕变
粘性蠕变与扩散传质的区别：粘性蠕变是在应力 作用下，整排原子沿着应力方向移动，而扩散传 质仅是一个质点的迁移
精选可编辑ppt
4
❖ 粘性蠕变通过粘度系数(η)把粘性蠕变速率(ε)
⑵ 不同点：
❖液相烧结比固相烧结传质速率高，因而液相烧结致 密化速率比固相烧结快，可以在更低的温度下使坯 体烧结成致密体
❖液相烧结的研究比固相烧结复杂。因为液相烧结速 率与液相量、η、γ、对固相润湿程度及固相在液 相中的溶解度等诸多因素有关。
精选可编辑ppt
12
❖ 2.各种传质综合比较：
表9-2 各种传质产生原因、条件、特点等综合比较表
精选可编辑ppt
2
液相烧结的类型：据液相数量与性 质可分为两类三种情况：
表9-1 液相烧结类gt;90° C=0
液相数量 烧结模型
0.01~0.5mol% 双球
传质方式
扩散
QLS <90° 少
Ⅱ
C>0
多
Kingery* LSW* *
溶解－沉淀
精选可编辑ppt
3
一. 流动传质：
1. 粘性流动： 机理(原因)： 由于高温下粘性液体(熔融体)出现牛顿型流动而
第三节 液相参与的烧结
精选可编辑ppt
1
液相烧结：
❖ 凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。 ❖ 液相烧结与固相烧结的异同点： ❖ 相同点：烧结的推动力都是表面能，烧结过程都
是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成 ❖ 不同点：由于流动传质比扩散传质快，因而液相
烧结致密化速率高，可使坯体在比固态烧结温度 低得多的情况下获得致密的烧结体；影响液相烧 结的因素比固相烧结更为复杂，为定量研究带来 困难。
传质方式 蒸发-凝聚
扩散
流动
溶解-沉淀
原因 压力差△P 空位浓度差△C 应力-应变
溶解度△C
条件
△P>10～ 1Pa
r<10μm
空位浓度
C n0 N
r<10μm
粘性流动η 小 塑性流动τ >f
1.可观的液相量 2.固相在液相中溶解 度大 3.固-液润湿
特点
1.凸面蒸发凹面凝聚
2. △L/L=0
1.空位与结构 基元相对扩散
dt 2 r
θ—相对密度，即体积密度d/理论密度d0
❖决定烧结速率的三个主要参数：颗粒起始粒径r、
粘度η、表面张力。
精选可编辑ppt
6
2. 塑性流动
当坯体中液相含量很少时，高温下流动传 质不能看成是纯牛顿型流动，而是塑性流 动
在固态烧结中也存在塑性流动
精选可编辑ppt
7
二. 溶解-沉淀传质
❖ 1. 条件：
LLKr43t13
dQ d tK (1Q )/r xrKr23t16
粘度
粒度 温度(溶解度)
粒度
精选可编辑ppt 粒度
粘度 液相数量 13
2.中心距缩短
1.流动同时引 起颗粒重排
2. L t 致密 化速L率最高
1.接触点溶解到平面 上沉积,小晶粒处溶 解到大晶粒处沉积
2.传质同时又是晶粒 生长过程
公式 工艺控制
x Kr2 3t1 3 r
温度(蒸汽压) 粒度
x Kr3 5t15 r
LLKr65t25
温度(扩散系数)
L L 3 t 2r
坯体变化：烧结收缩率达60%以上
精选可编辑ppt
9
溶解-沉淀传质：
❖据液相量不同分两种情况：
1.颗粒在接触点处溶解到自由表面上沉积
2.小晶粒溶解至大晶粒处沉淀
原理：由于颗粒接触点处(或小晶粒)在液 相中的溶解度大于自由表面(或大晶粒)处 的溶解度
❖线收缩：
1
L L K t 3
4 1
L Lr 3 t 3
显著的液相量 固相在液相内有显著的可溶性 液相润湿固相
❖ 2. 原因(推动力)：颗粒的表面能，表现 为毛细管力
❖ 3. 过程：颗粒重排和溶解－沉淀传质
精选可编辑ppt
8
❖ 颗粒重排：
颗粒在毛细管力作用下，通过粘性流动或在一 些颗粒间接触点上由于局部应力的作用而重新 排列，使堆积更致密。
致密化速率与粘性流动相应，线收缩与时间呈 线性关系： L Lt1x
当T，r一定时，
精选可编辑ppt
10
❖ 4. 影响因素： ❖颗粒起始粒度 ❖粉末特性(溶解度、润湿性) ❖液相数量 ❖烧结温度
精选可编辑ppt
11
三. 不同烧结及传质机理比较
❖ 1. 固相烧结与液相烧结的异同点：
⑴ 相同点：
❖烧结的推动力都是表面能
❖烧结过程都包括颗粒接触、聚集、重排，气孔填充、 排出和晶粒生长等阶段