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第九章烧结
1、解释下列名词
(1)烧结:粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。
烧成:坯体经过高温处理成为制品的过程,烧成包括多种物理变化和化学变化。烧成的含义包括的范围广,烧结只是烧成过程中的一个重要部分。
(2)晶粒生长:无应变的材料在热处理时,平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。
二次再结晶:少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
(3)固相烧结:固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下,通过物质与气孔之间的传质,变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结:有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?
答:(1)外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变,缺陷增加,有利结构基元移动而促进烧结;
(2)外加剂与烧结主体形成液相,促进烧结;
(3)外加剂与烧结主体形成化合物,促进烧结;
(4)外加剂阻止多晶转变,促进烧结;
(5)外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?
答:能量差,压力差,空位差。
4、说明影响烧结的因素?
答:(1)粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力,缩短原子扩散距离,提高颗粒在液相中的溶解度,从而导致烧结过程的加速;
(2)外加剂的作用。在固相烧结中,有少量外加剂可与主晶相形成固溶体,促进缺陷增加,在液相烧结中,外加剂改变液相的性质(如粘度,组成等),促进烧结。
(3)烧结温度:晶体中晶格能越大,离子结合也越牢固,离子扩散也越困难,烧结温度越高。
(4)保温时间:高温段以体积扩散为主,以短时间为好,低温段为表面扩散为主,低温时间越长,不仅不引起致密化,反而会因表面扩散,改变了气孔的形状而给制品性能带来损害,要尽可能快地从低温升到高温,以创造体积扩散条件。
(5)气氛的影响:氧化,还原,中性。
(6)成形压力影响:一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密,对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中,使坯体致密的推动力是什么?哪些方法可促进烧结?说明原因。
答:在扩散传质的烧结过程中,系统内不同部位(颈部、颗粒接触点、颗粒内部)空位浓度不同,导致原子或质点由颗粒接触点向颈部迁移,填充到气孔中。因此使坯体致密化的推动力是空位浓度差。对于扩散传质:(1)控制原料的起始粒度非常重要,颗粒细小的原料可促进烧结,因为颈部增长速率x/r与原料起始粒度r的3/5次方成反比;(2)温度对烧结过程有决定性作用,扩散系数与温度呈指数关系,因此提高温度可加速烧结。
6、固相烧结与液相烧结的主要传质方式?固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处?
答:固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质,液相烧结的主要传质方式有溶解-沉淀传质和流动传质。固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推动力都是表面能;烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长等阶段组成。不同点是:由于流动传质比扩散传质速度快,因而致密化速率高;固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关,液相烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关。
7、氧化铝烧结到接近理论密度时,可使可见光几乎透过100%,用它来装钠蒸气(在超过大气压的压力下)作为路灯。为通过烧结实现这一点,请你列出研究方案。
答:制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施是:
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