影響燒結(jié)的因素新

影響燒結(jié)的因素新第一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖26SEMmicrographsofLa0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3ceramicssinteredat(a)1100C,(b)1150C,(c)1180C,(d)1200C,(e)1230C,and(f)1250C.第二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖27燒結(jié)溫度對(duì)AlN晶粒尺寸的影響第三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間一般都會(huì)不同程度地促使燒結(jié)完成，但對(duì)粘性流動(dòng)機(jī)理的燒結(jié)較為明顯，而對(duì)體積擴(kuò)散和表面擴(kuò)散機(jī)理影響較小。然而在燒結(jié)后期，不合理地延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，有時(shí)會(huì)加劇二次再結(jié)晶作用，反而得不到充分致密的制品。減少物料顆粒度則總表面能增大因而會(huì)有效加速燒結(jié)，這對(duì)于擴(kuò)散和蒸發(fā)一冷凝機(jī)理更為突出。第四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二但是，在實(shí)際燒結(jié)過(guò)程中，除了上述這些直接因素外，尚有許多間接的因素，例如通過(guò)控制物料的晶體結(jié)構(gòu)、晶界、粒界、顆粒堆積狀況和燒結(jié)氣氛以及引入微量添加物等，以改變燒結(jié)條件和物料活性，同樣可以有效地影響燒結(jié)速度。第五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、物料活性的影響燒結(jié)是基于在表面張力作用下的物質(zhì)遷移而實(shí)現(xiàn)的。因此可以通過(guò)降低物料粒度來(lái)提高活性，但單純依靠機(jī)械粉碎來(lái)提物料分散度是有限度的，并且能量消耗也多。于是開(kāi)始發(fā)展用化學(xué)方法來(lái)提高物料活性和加速燒結(jié)的工藝，即活性燒結(jié)。第六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二活性氧化物通常是用其相應(yīng)的鹽類熱分解制成的。實(shí)踐表明，采用不同形式的母鹽以及熱分解條件，對(duì)所得氧化物活性有著重影響。第七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二因此，合理選擇分解溫度很重要，一般說(shuō)來(lái)對(duì)于給定的物料有著一個(gè)最適宜的熱分解溫度。溫度過(guò)高會(huì)使結(jié)晶度增高、粒徑變大、比表面活性下降；溫度過(guò)低則可能因殘留有未分解的母鹽而妨礙顆粒的緊密充填和燒結(jié)。第八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

二、添加物的影響實(shí)踐證明，少量添加物常會(huì)明顯地改變燒結(jié)速度，但對(duì)其作用機(jī)理的了解還是不充分的。許多試驗(yàn)表明，以下的作用是可能的。

(一)與燒結(jié)物形成固溶體當(dāng)添加物能與燒結(jié)物形成固溶體時(shí)，將使晶格畸變而得到活化。故可降低燒結(jié)溫度，使擴(kuò)散和燒結(jié)速度增大，這對(duì)于形成缺位型或間隙型固溶體尤為強(qiáng)烈。第九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二例如在Al2O3燒結(jié)中，通常加入少量Cr2O3或TiO2促進(jìn)燒結(jié)，就是因?yàn)镃r2O3與Al2O3中正離子半徑相近，能形成連續(xù)固溶體之故。當(dāng)加入TiO2時(shí)促進(jìn)燒結(jié)溫度可以更低，因?yàn)槌薚i4+離子與Cr3+大小相同，能與Al2O3固溶外，還由于Ti4+離子與Al3+電價(jià)不同，置換后將伴隨有正離子空位產(chǎn)生，而且在高溫下Ti4+可能轉(zhuǎn)變成半徑較大的Ti3+從而加劇晶格畸變，使活性更高；故能更有效地促進(jìn)燒結(jié)。第十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖28

添加TiO2對(duì)Al2O3燒結(jié)時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)的影響相對(duì)燒結(jié)過(guò)程的擴(kuò)散系數(shù)第十一頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

(二)阻止晶型轉(zhuǎn)變

有些氧化物在燒結(jié)時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大體積效應(yīng)，這就會(huì)使燒結(jié)致密化發(fā)生困難，并容易引起坯體開(kāi)裂；這肘若能選用適宜的掭加物加以抑制，即可促進(jìn)燒結(jié)。第十二頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(三)抑制晶粒長(zhǎng)大由于燒結(jié)后期晶粒長(zhǎng)大，對(duì)燒結(jié)致密化有重要柞用；但若二次再結(jié)晶或間斷性晶粒長(zhǎng)大過(guò)快，又會(huì)因晶粒變粗、晶界變寬而出現(xiàn)反致密化現(xiàn)象并影響制品的顯微結(jié)構(gòu)。這時(shí)，可通過(guò)加入能抑制晶粒異常長(zhǎng)為的添加物來(lái)促進(jìn)致密化進(jìn)程。但應(yīng)指出，由于晶粒成長(zhǎng)與燒結(jié)的關(guān)系較為復(fù)雜，正常的晶粒長(zhǎng)大是有益的，要抑制的只是二次再結(jié)晶引起的異常晶粒長(zhǎng)大；因此并不是能抑制晶粒長(zhǎng)大的添加物都會(huì)有助于燒結(jié)。

第十三頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

(四)產(chǎn)生液相已經(jīng)指出，燒結(jié)時(shí)若有適當(dāng)?shù)囊合?，往往?huì)大大促進(jìn)顆粒重排和傳質(zhì)過(guò)程。添加物的另一作用機(jī)理，就在于能在較低溫度下產(chǎn)生液相以促進(jìn)燒結(jié)。液相的出現(xiàn)，可能是添加物本身熔點(diǎn)較低；也可能與燒結(jié)物形成多元低共熔物。第十四頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

但值得指出：能促進(jìn)產(chǎn)生液相的添加物，并不都會(huì)促進(jìn)燒結(jié)。例如對(duì)Al2O3，即使是少量堿金屬氧化物也會(huì)嚴(yán)重阻礙其燒結(jié)。這方面的機(jī)理尚不清楚。此外，尚應(yīng)考慮到液相對(duì)制品的顯微結(jié)構(gòu)及性能的可能影響。因此，合理選擇添加物常是個(gè)重要的課題。第十五頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、氣氛的影響

實(shí)際生產(chǎn)中?？梢袁F(xiàn)，有些物料的燒結(jié)過(guò)程對(duì)氣體介質(zhì)十分敏感。氣氛不僅影響物料本身的燒結(jié),也會(huì)影響各添加物的效果。為此常需進(jìn)行相應(yīng)的氣氛控制。氣氛對(duì)燒結(jié)的影響是復(fù)雜的。同一種氣體介質(zhì)對(duì)于不同物料的燒結(jié)，往往表現(xiàn)出不同的甚至相反的效果，然而就作用機(jī)理而言，不外乎是物理的和化學(xué)的兩方面的作用。

第十六頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

(一)物理作用

在燒結(jié)后期，坯體中孤立閉氣孔逐漸縮小，壓力增大，逐步抵消了作為燒結(jié)推動(dòng)力的表而張力作用，燒結(jié)趨于緩慢，使得在通常條件下難于達(dá)到完全燒結(jié)。這時(shí)繼續(xù)致密化除了由氣孔表面過(guò)?？瘴坏臄U(kuò)散外，閉氣孔中的氣體在固體中的溶解和擴(kuò)散等過(guò)程起著重要作用。第十七頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(二)化學(xué)作用

主要表現(xiàn)在氣體介質(zhì)與燒結(jié)物之間的化學(xué)反應(yīng)。在氧氣氣氛中，由于氧被燒結(jié)物表面吸附或發(fā)生化學(xué)作用，使晶體表面形成正離子缺位型的非化學(xué)計(jì)量化合物，正離子空位增加，擴(kuò)散和燒結(jié)被加速，同時(shí)使閉氣孔中的氧可能直接進(jìn)入晶格，并和O2－空位一樣沿表面進(jìn)行擴(kuò)散。故凡是正離子擴(kuò)散起控制作用的燒結(jié)過(guò)程，氧氣氛和氧分壓較高是有利的。第十八頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二值得指出，有關(guān)氧化、還原氣氛對(duì)燒結(jié)影響的實(shí)驗(yàn)資料，常會(huì)出現(xiàn)差異和矛盾。這通常是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件不同，控制燒結(jié)速度的擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)種類不同所引起。當(dāng)燒結(jié)由正離子擴(kuò)散控制時(shí)，氧化氣氛有利于正離子空位形成；對(duì)負(fù)離子擴(kuò)散控制時(shí)，還原氣氛或較低的氧分壓將導(dǎo)致O2－離子空位產(chǎn)生并促進(jìn)燒結(jié)。但是氣氛的作用有時(shí)是綜合而更為復(fù)雜的。第十九頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二對(duì)于BeO情況正好相反，水蒸氣對(duì)BeO燒結(jié)是十分有害的。因?yàn)锽eO燒結(jié)主要按蒸發(fā)-冷凝機(jī)理進(jìn)行的，水蒸氣的存在會(huì)抑制BeO的升華作用BeO(s)+H2O(g)→Be(OH)2(g)，后者較為穩(wěn)定。此外，工藝上為了兼顧燒結(jié)性能和制品性能，有時(shí)尚需在不同燒結(jié)階段控制不同氣氛。第二十頁(yè)，共二十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二四、壓力的影響

外壓對(duì)燒結(jié)的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：生坯成型壓力和燒結(jié)時(shí)的外加壓力(熱壓)。從燒結(jié)和固相反應(yīng)機(jī)理容易理解，成形壓力增大，坯體中顆粒堆積