固相烧结

E、颗粒重排 F、蒸发－凝聚 G、非本征扩散 H、溶解－沉淀
7、属于固相烧结的典型传质有_____和_____两种，液相烧结的典型
传质有____和_____。这四种传质颈部增长x/r 与烧结时间关系分别
为_____、_____、______和_____。
传质 蒸 发－凝 聚 扩散传质 流动传质
条件 x/r=0.2 粒度 r=16m 求 t
运 算
x2
/
r2
kr2
2 3
t
2
1 3
x1 / r1
kr1
2 3
1
t1 3
(16
)
3 5
(
64)
1 3
5
t2
(16
)
1 2
(
64)
1 2
5
t2
2 1
百度文库
2 1
16 3 t2 3 5 3163
t(h) 163.8
2097.2
分析：晶粒正常生长计算式： D2 D02 Kt
K1 Aexp(-Q/RT)
D=63 m
加入抑制剂计算式： D3 D03 K2t
D=16 m
K2 Aexp(-Q/RT2 )
K1=99.75 由K式作比较得K2=998.6
9－10 在烧结时，晶粒生长能促进坯体致密化吗？晶粒生长会 影 响烧结速率吗？试说明之。
分析：晶粒正常长大计算式： D2 D02 Kt 加入抑制剂晶粒长大计算式： D3 D03 Kt
答案： 约20 m 约15.84 m
9－8 在1500℃Al2O3正常晶粒生长期间，观察到晶体在1小时内从 0.5 m直径长大到10 m。如已知晶界扩散激活能为335kJ/mol，
试预测在1700℃下4小时后，晶粒尺寸是多少？你估计加入 0.5%MgO杂质对Al2O3晶粒生长速率有什么影响？在与上面相同 条件下烧结，会有什么结果，为什么？
A、粘性流动
B、溶解－沉淀
C、蒸发－凝聚
D、体积扩散
5、下列过程中， ( )能使烧结产物强度增大而不产生致密化过程。
A、蒸发－凝聚
B、体积扩散
C、粘性(塑性)扩散 D、表面扩散
A、D
6、在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质
方式有( )
B、F
A、晶格扩散 B、表面扩散 C、晶界扩散 D、流动传质
气孔率下降
二 大晶粒晶面与邻近高
次 表面能和小曲率半径
再 结
的晶面相比较有较低
晶 的表面能。
由于大晶粒受到周围晶粒应 力作用或由于本身易产生缺 陷，常在大晶粒内出现隐裂 纹，导致材料机、电性能恶 化。但在硬磁铁氧体 BaF12O14的烧结中有益。
2、烧结为什么在气孔率达约5％就停止了，烧结为什么达不到理 论密度？采取哪些措施可使烧结材料接近理论密度，为什么？
填空题
1、在晶粒尺寸平均增长时，为使气孔与晶界一起移动，可以采
取的措施是______、_______和________。
2、在扩散传质为主的烧结过程中，进入烧结的中后期时，若温
度和晶粒尺寸不变，则气孔率随烧结时间(t)以_____次方关系而
减少。
3、在烧结中、后期，往往伴随晶粒生长过程。晶粒的长大对物
2 3
(
64
1
)6
5
t2
13422
0.1
(
5
)2
/
3
(
2
1
)6
x / r 16 8
x/r 0.0725
0.066
0.112
0.058
9－7 在制造透明Al2O3材料时，原始粉料粒度为2m，烧结至最高 温度保温0.5小时，测得晶粒尺寸为10 m，试问若保温2小时， 晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1%MgO，此时若保温 2小时，晶粒尺寸又多大？
驱动力来源
驱动力大小
在陶瓷系统中的重要性
初次 再结 晶
基质塑性形变所增加 0.4~4.2J/g 在在金金属属中中较较重重要要。。硅硅酸酸盐盐材
的能量。
0.4～4.2J/g 材料料热热加加工工时时塑塑性性形形变变较较小小。。
晶 粒 长 大
晶界两侧曲率的差异 界面两边存在G下， 晶界向曲率半径小的 0.4～2J/g 晶粒中心推进，晶粒 平均生长。
第九章 烧结 习题课
第九章 习题课
一、传质机理 固相烧结
蒸发－凝聚 扩散传质
粘性流动
液相烧结
溶解－沉淀
二、晶粒生长和二次再结晶
三、影响烧结的因素
9－4 设有粉料粒度为5m，若经2小时烧结后，x/r=0.1。 如果不 考虑晶粒生长，若烧结至x/r=0.2。并分别通过蒸发－凝聚；体积 扩散；粘性流动；溶解－沉淀传质， 各需多少时间？若烧结8小 时，各个传质过程的颈部增长x/r又是多少？
料烧结速率的影响( )
A、没有影响。 B、延缓烧结速率。 C、促进烧结速率。
D、开始促进，随着烧结时间的延长而对烧结速率起延缓作用。
4、某物料粉碎成粒度为5m的物料，经2小时烧结后，其颈部
半径增长率x/r=0.1，为使其达到x/r=0.2(不考虑晶粒生长)，又
经过64小时的烧结。这是在( )传质机理条件下进行的烧结的。
x/r 蒸发－凝聚 扩散传质 粘性流动
运
x / r1 ( t1 )1/ 3 x / r2 t2
算
0.1 ( 2 )1/ 3
0.2 t2
时间 16
0.1 ( 2 )1/ 5 0.2 t2
64
0.1 ( 2 )1/ 2 0.2 t2
8
烧结时间由2小时延长至8小时
溶解－沉淀 0.1 ( 2 )1/ 6 0.2 t2
128
运 算
0.1 (2)1/ 3 x/r 8
0.1 (2)1/ 5 0.1 (2)1/ 2
x/r 8
x/r 8
0.1 (2)1/ 6 x/r 8
x/r 0.16
0.13
0.2
0.126
9－5 如上题粉料粒度改为16 m，烧结至x/r=0.2，各个传质需要多 少时间？若烧结8小时时，各个传质过程的颈部增长x/r又是多少？ 从两题计算结果，讨论粒度与烧结时间对四种传质过程的影响程度？
25.6
条件 r=16 m t=8小时
求 x/r
运 算
x1 x2
/ r1 / r2
r12 / 3t11/ 3
r2
2
/
3t
1 2
/
3
0.1
(
5
)2
/
3
(
2)
1 3
x / r 16 8
0.1
(
5
)3
/
5
(
2
1
)5
x / r 16 8
0.1 ( 5 )1/ 2(2)12 x / r 16 8
溶解－沉淀
(16)
说明：晶粒生长是晶界移动的结果，并不是原子定向向颈部 迁移的传质过程，因而不能促进坯体致密化。晶界移动 可以引起原子跃迁，也可以使气孔移入晶粒内，从而影响 烧结速率。因而晶界移动需进行控制。
补充：1、试就(a) 驱动力的来源，(b) 驱动力大小，(c) 在陶瓷系 统中的重要性，来区分初次再结晶、晶粒长大和二次再结晶。