陶瓷燒結(jié)過(guò)程

1、陶瓷的燒結(jié)過(guò)程,陶瓷成形體（素坯）是由陶瓷粉體聚合而成的多孔體，氣孔率一般為35-60%。 在高溫條件下（熔點(diǎn)的0.5-0.7），由于物質(zhì)遷移，素坯體積收縮，氣孔排除，形成致密的多晶陶瓷體燒結(jié) 燒結(jié)伴隨氣孔形狀變化、氣孔率下降、密度提高（致密陶瓷相對(duì)密度98%）、晶粒長(zhǎng)大,燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力,粉體表面能與界面能的差 傳質(zhì)過(guò)程 擴(kuò)散傳質(zhì) 溶解析出傳質(zhì) 蒸發(fā)凝聚傳質(zhì) 粘性流動(dòng),燒結(jié)過(guò)程,粉體顆粒間的粘接、致密化 晶粒長(zhǎng)大 晶界相 影響燒結(jié)的因素 溫度、氣氛、壓力 粉體活性 燒結(jié)助劑,燒結(jié)方法,常壓燒結(jié) 熱壓燒結(jié) 熱等靜壓燒結(jié) 電弧等離子放電燒結(jié) 微波燒結(jié) 自蔓延燒結(jié),常壓燒結(jié),在大氣環(huán)境下，僅通過(guò)加熱使

2、陶瓷燒結(jié)的方法。 用于制備氧化物陶瓷 燒成制度：各階段溫度點(diǎn)、升溫速度、保溫時(shí)間、降溫速度 裸燒、匣缽,窯爐類(lèi)型,間歇式： 箱式電爐 鐘罩窯、梭式窯 連續(xù)式： 推板窯、輥道窯 隧道窯,電爐發(fā)熱體,馬弗爐：金屬合金絲（1100C） 硅碳棒，SiC（1400C） 硅鉬棒，MoSi2（1700C） 氧化鋯，（2000C）,鐘罩窯、梭式窯,輥道窯、推板窯,隧道窯,促進(jìn)燒結(jié)的方法,高密度、高均勻性的成形體 燒結(jié)助劑 產(chǎn)生低溫液相 形成固溶體 釘扎界面，抑制晶粒生長(zhǎng),真空燒結(jié)、氣氛燒結(jié),真空電阻爐：鎢絲或石墨發(fā)熱體（2000、2300C、可高真空、可通惰性保護(hù)氣體N2、Ar） 管式氣氛爐：電熱絲、硅碳、硅

3、鉬 非氧化物陶瓷燒結(jié),氮化硅陶瓷的無(wú)壓燒結(jié),氮化硅無(wú)熔點(diǎn)、高溫分解（1900C） 能形成液相的氧化物燒結(jié)助劑（Y2O3-Al2O3, MgO-Al2O3-SiO2） 采用氮化硅為原料，1420C相變?yōu)橄?，有利燒結(jié)，且該相為柱狀晶，力學(xué)性能好。 埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解,氮化硅的氣壓燒結(jié)（Gas Pressure Sintering GPS）,為了抑制氮化物分解，在N2氣壓力1-10MPa高壓下燒成。 對(duì)于氮化硅常壓燒成溫度要低于1800C，而氣壓燒結(jié)溫度可提高到2100-2390C。,熱壓燒結(jié)（Hot Pressing, HP）,加熱的同時(shí)施加機(jī)械壓力，增加燒

4、結(jié)驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)燒結(jié) 粘性流動(dòng) 塑性變形 晶界滑移 顆粒重排 一般采用石墨模具，表面涂覆氮化硼，防止反應(yīng),熱等靜壓（Hot Isostatic Pressing, HIP）,以高壓氣體作為壓力介質(zhì)作用于陶瓷材料（包封的粉體和素坯，或燒結(jié)體），使其在高溫環(huán)境下受到等靜壓而達(dá)到高致密化 一般用玻璃封裝 HIP的特點(diǎn)： 降低燒成溫度、縮短燒成時(shí)間 減少或不用燒結(jié)助劑 提高陶瓷性能及可靠性 便于制造復(fù)雜形狀產(chǎn)品,微波燒結(jié),利用微波與材料的相互作用，其介電損耗導(dǎo)致陶瓷坯體自身發(fā)熱而燒結(jié) 加熱快 整體均勻加熱 無(wú)熱慣性，燒成周期短 可實(shí)現(xiàn)局部加熱修復(fù)等 能效高 無(wú)熱源污染,材料與微波的相互作用,微波透過(guò)材料（無(wú)吸收）：石英玻璃、云母、聚四氟乙烯 微波反射材料：金屬 微波吸收材料（損耗介質(zhì)）： 低溫吸收小，高于某溫度急劇增加：Al2O3、MgO、ZrO2、Si3N4等 室溫就高吸收：CaCO3、Fe2O3、Cr2O3、SiC等,材料與微波的相互作用,吸收功率： 穿透深度： 升溫速率：,放電等離子燒結(jié)（Spark Plasma Sintering, SPS）,對(duì)模具或樣品直接施加大脈沖電流，通過(guò)熱