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精密陶瓷固相烧结介绍(图)

编辑:科众精密陶瓷厂 日期:20-10-15 阅读:14次

单一精密陶瓷粉末的烧结通常是典型的固相烧结,即在烧结过程中不形成液相,而精密陶瓷体的致密化主要是通过传质方法实现的,例如蒸发,冷凝,扩散和传质。下面科众陶瓷就精密陶瓷固相烧结做个介绍蒸发一凝聚的传质方 ...

单一精密陶瓷粉末的烧结通常是典型的固相烧结,即在烧结过程中不形成液相,而精密陶瓷体的致密化主要是通过传质方法实现的,例如蒸发,冷凝,扩散和传质。下面科众陶瓷就精密陶瓷固相烧结做个介绍


蒸发一凝聚的传质方式一般仅仅在高温下蒸气压较大的系统内进行,如氧化锆、氧化铍和氧化铁的烧结,烧结体中颗粒的颈部增长只在开始时比较显著,随着烧结的进行,颈部增长很快就停止了。因此对这类传质过程用延长烧结时间不能达到促进烧结的效果。从工艺控制角度考虑,两个重要的变量是原始粉料起始粒度和烧结温度。粉末的起始粒度愈小,烧结速率愈大。由于饱和蒸气压随温度而呈指数地增加,因而提高温度对烧结有利。蒸发一凝聚的传质方式需要产生足够高的蒸气压,一般精密陶瓷材料在烧结温度附近往往满足不了这一要求,因此单纯通过蒸发一凝聚的传质方式实现精密陶瓷制品的烧结并不多见。


精密陶瓷柱塞

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对于进行固相烧结的精密陶瓷材料,由于高温下蒸气压低,此时往往固体内扩散传质的方式更为重要。扩散传质的推动力是作用在精密陶瓷颗粒颈部的张应力。由于颗粒颈部及接触区域作用力的不同(颈部为张应力,接触区域为压应力.导致颗粒中空位的浓度在不同的区域产生差异,一般是颈部的空位浓度最大,颗粒内部次之,颗粒接触部位则最小。这样空位便从颈部向接触部位传输。固体质点的扩散方向与空位的扩散是相反的,从而实现质点向颔部扩散、逐步排除气孔的致密化过程。对以扩散传质为主的固相烧结,从工艺角度考虑需要控制的主要变量如下。


①烧结时间。扩散传质的致密化速率随时间增长而稳定下降,并产生一个明显的终点密度。从扩散传质机理可知,随颈部扩大,曲率半径增大,传质的推动力——空位浓度差逐渐减小。因此以扩散传质为主要传质手段的烧结,用延长烧结时间来达到坯体致密化的目的是不妥当的,对这一类烧结宜采用较短的保温时间。


精密陶瓷零部件

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②原料的起始粒度。大颗粒原料在很长时间内也不能充分烧结,而小颗粒原料在同样时间内致密化速率很高。


③温度对烧结过程有决定性的作用。升高温度,固相扩散系数明显增大,将会加快烧结。


固相烧结虽然可以实现先进精密陶瓷成型坯体的烧结,但是如上所述,烧结体中总是存在一定的孔隙率,无法获得完全致密或接近完全致密的烧结体,因此固相烧结的方式在精密陶瓷烧结中并不常见。事实上,由于实际精密陶瓷粉体中含有少量杂质,或者高温下出现的“接触”熔融现象,大多数精密陶瓷坯体在烧结过程中都会或多或少地出现液相。因此,纯粹的固相烧结不易实现,取而代之的是液相烧结在先进精密陶瓷材料的制造过程中应用广泛。


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