烧结的定义烧结过程中结构及性能变化烧结的意义显微结构显微结构影响材料性质：主要内容1、烧结推动力及模型2、固相烧结和液相烧结过程中的四种基本传质产生的原因、条件、特点和动力学方程。3、烧结过程中晶粒生长与二次再结晶的控制。4、影响烧结的因素。收缩烧结过程中性质的变化：烧结与烧成:物理变化/化学变化烧结与熔融:液相烧结与固相反应:反响烧结过程推动力离子化合物Al2O3:两者差别较大，易烧结；共价化合物Si3N4:两者差别较小，难烧结。颗粒堆积后有很多细小气孔,弯曲表面产生压力差四、烧结模型1945年以前：粉体压块颗粒形状不一颗粒大小不一无法进行定量化研究颗粒在不同部位堆积密度不一1945年后，G.C.Kuczynski(库津斯基)提出：双球模型等径球模型:各处环境和几何条件完全相同只要研究任意两个球之间变化,代表了整个压块烧结过程中的变化中心距不变§10－2固态烧结一、蒸发－凝聚传质根据烧结的模型(双球模型中心距不变)蒸发－凝聚机理(凝聚速率＝颈部体积增加)球形颗粒接触面积颈部生长速率关系式x/r～t1/3初期x/r增大很快;时间延长，很快停止。温度T添加，有利于烧结。颗粒粒度愈小烧结速率愈大。烧结时颈部扩大，气孔形状改变，但双球之间中心距不变。二、扩散传质对象：多数固体材料，由于其蒸汽压低。(一)、颈部应力模型(见书图9－6)阐明：颈部应力主要由(二)、颗粒中心靠近机理中心距缩短，必有物质向气孔迁移，气孔作为空位源。空位消失的部位：自由表面、晶界、位错。考查空位浓度变化。2、不同区域浓度自颈部到接触点浓度差：1C=Ct－Cc3、扩散途径扩散途径(三)、扩散传质的动力学关系和换成体积收缩或线收缩：(中心距逼近速率)结论：由于烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很气孔作为空位源向晶界扩散的速度2、推动力:表面能颗粒之间形成的毛细管力。加入少量晶界移动抑制剂。(3)、温度对烧结过程的决定性作用。晶粒生长有应力存在时空位形成所需的附加功＝颈部V增长的速度特点：气孔率降为5％，收缩率达80％～90％。(3)有液相参与的粘性蠕变烧结过程中结构及性能变化缘由：表面扩散对空隙的消失和烧结体收缩1、烧结推动力及模型Y：烧结收缩率L/L2、中期晶界和晶格扩散显著。*四、各种传质机理互相影响不符合Dl=d/f符合Dl=d/f(3)、温度对烧结过程的决定性作用。b、综合各种烧结过程2、中期晶界和晶格扩散显著。特点：气孔率降为5％，收缩率达80％～90％。缘由：颗粒粘结，颈部扩大，气孔形状由不规则圆柱形管道,且相互连通；晶界开始移动；晶粒正常生长。Coble的多面体模型(十四面体)3、后期特点：气孔完全孤立，位于顶点，晶粒已明显长大，坯体收缩率达90％～100％。§10－3液相参与的烧结二、流动传质1、粘性流动(粘性蠕变传质)(1)定义：(2)粘性蠕变速率初期动力学方程：(Frankel双球模型)高温下粘性蠕变两个阶段：接触面增大，颗粒粘结直至气孔封闭封闭气孔粘性压紧，残留气孔缩小颈部增长公式：麦肯基粘性流动坯体内的收缩方程：(近似法)实线：表示由式2、塑性流动(L少)三、溶解－沉淀传质3、传质过程第一阶段：T，出现足够量液相，固相颗粒在P作用下重新陈列，颗粒堆积更紧密；A第一阶段：颗粒重排线性收缩关系式：302010B第三阶段：Kingery模型：例：MgO＋2wt%高岭土在1730℃下的烧结情况：*四、各种传质机理互相影响气氛烧结、真空烧结、热压烧结等。粘性蠕变传质起决定作用的仅限于路程为0.只要研究任意两个球之间变化,代表了整个压块烧结过程(4)为达到致密烧结，应选择最小的r、和较大的。三、晶界在烧结中的应用烧结过程中结构及性能变化缘由：晶界移动时遇到杂质或气孔而限制了晶粒的生长。外加剂(适量)起扩大烧结范围的作用微观定义:由于固态分子(或原子)的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结、经过物质迁移位粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结界面能作用使晶粒形成一个与肥皂泡沫相似的三维阵列；五、气氛的影响(扩散控制因素、气孔内气体的扩散和溶解能力)有应力存在时空位形成所需的附加功随烧结进行，T升高，气孔逐渐缩小，蒸发－凝聚机理(凝聚速率＝颈部体积增加)当晶粒生长后期(实际)：D>>D0一、晶粒生长概念晶粒长大不是小晶粒相互粘结，而是晶界移动的结果；晶粒生长取决于晶界移动的速率。推动力：G差别使晶界向曲率中心移动；同时小晶粒长大，界面能晶界移动速率：2、晶粒长大的几何情况晶粒长大定律界面通过夹杂物时形状变化3、晶界移动(1)移动的七种方式(A)