第九章 陶瓷的烧结原理及工艺

第九章 陶瓷的烧结原理及工艺

1.烧结通常是指在高温作用下粉粒集合体（坯体）表面积减少，气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大以及机械强度提高的过程。

2.陶瓷的烧结可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结

若物质的蒸汽压较高，以气相传质为主，叫做气相烧结；

若物质的蒸汽压较低，烧结以固相扩散为主，叫固相烧结；

有些物质因杂质存在或人为添加物在烧结过程中有液相出现，称为液相烧结；

3.烧结过程中的物质的传递即传质过程，包括：（1）蒸发和凝聚；（2）扩散；（3）粘性流动；

（4）塑性流变；（5）溶解和沉淀

a 、气相传质（气相烧结）……公式要记住

气相烧结中的传质过程主要是蒸发和凝聚

b 、固相传质（固相烧结）………….. 公式要记住

目前公认的机制有（1）扩散机制；（2）粘滞性流动和塑性流变

c 、液相传质（液相烧结）

s 与s 0分别为颗粒和大块物质的溶解度；

γsl 为液固表面张力；

V 0为摩尔体积；r 为颗粒半径

液相烧结可以分成三个阶段:

(1)在成形体中形成具有流动性的液相，并在表面张力的作用下，使固体颗粒以更紧密方式重新排列的粘滞流动过程，称为重排过程；

(2)通过颗粒向液相中溶解和重新淀析而发生致密度增大的阶段，称为溶解与沉淀过程；

(3)液相的重新结晶和颗粒长大，最终形成固相陶瓷-凝结过程

二、影响烧结的因素

烧结时间,颗粒半径,气泡和晶界,杂质及添加剂

烧结促进剂、烧结阻滞剂、反应接触剂或矿化剂,烧结气氛

氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛

9.2陶瓷的烧结方法

1、根据烧结时是否有外界加压可以将烧结方法分为常压烧结和压力烧结

常压烧结又称为普通烧结，指在通常的大气条件下无须加压进行烧结的方法（传统陶瓷大都在隧道窑中进行烧结，而特种陶瓷大都在电窑中烧成）

压力烧结可以分为热压烧结和热等静压烧结

a 、热压烧结是指在粉体加热时进行加压，以增大粉体颗粒间的接触应力，加大致

密化的动力，使颗粒通过塑性流动进行重新排列，改善堆积状况。

b 、热等静压烧结工艺是将粉体压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中，在高温

和均衡的气体压力作用下，将其烧结为致密的陶瓷体。

2、根据烧结时是否有气氛可以将烧结方法分为普通烧结和气氛烧结

3、根据烧结时坯体内部的状态可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结、活化烧结,反

应烧结

反应烧结是通过多孔坯件同气相或液相发生反应，使坯体的质量增加、气孔率减少并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺

9.3 陶瓷烧结后的处理

rRT V s s sl 0

02γ=ln

一、陶瓷表面的施釉

所谓的施釉是指通过高温方式，在瓷件表面烧附一层玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、致密、绝缘、不吸水、不透水及化学稳定性等优良性能的一种工艺方法

二、陶瓷的加工

磨削加工、激光加工、超声波加工

三、陶瓷的金属化与封接

二者的膨胀系数差别在±2⨯10-7/ºC内，封接处有良好的热稳定性,如果膨胀系数差别大于4⨯10-7/ºC，封接效果就会变差。

第十章典型的陶瓷材料

需要查和总结的

10.2

压电性产生的原因：1，晶体材料可分为32种点群，11种有对称中心，21种没有对称中心；2，当无对称中心的晶体受外界压力时，正负电荷中心分离，产生电偶极距，在晶体两端表面出现相反电荷，显示正压电效应；反之当施加一电场时，晶体产生与电场强度成比例的应变，显示逆压电效应，这两种情况统称为压电性。3，但是即便属于20种不对称点群也不一定有压电性，因为晶粒的取向是任意的，个晶粒之间的压电效应相互抵消，宏观不显示压电性。有些铁电体的极化之后就会显示压电性，如钛酸钡。4，钛酸钡晶胞中：间隙半径大于钛离子半径，钛离子在间隙中有偏离中心的可能，当温度低于居里点时，就会变成四方晶系，钛离子会在c轴方向偏离中心。材料极化后，c轴方向与极化方向一致，去除外界电场，会留下剩余电偶极距。这时在钛酸钡晶体表面施加一与极化方向平行的压力，电偶极距减小，出现放电现象；反之出现充电现象。若沿极化方向施加电场，钛离子则会产生位移，c轴方向会有形变，瓷片发生变形。所以钛酸钡陶瓷有压电性。

10.3

Tg的确定方法：图中A点是开始偏离基线的点。将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差ΔJ，在ΔJ/2 处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B 点，B点所对应的温度值即为玻璃化转变温度Tg。