高等材料化學(xué)第九章：無機(jī)非金屬材料的制備目錄01可塑成型02注漿成型03膠態(tài)成型04玻璃的熔制與成型9.3無機(jī)非金屬材料的成型9.3無機(jī)非金屬材料的成型

一、可塑成型法

可塑成型法：用各種不同的外力對(duì)具有可塑性的坯料進(jìn)行加工，迫使坯料在外力的作用下發(fā)生可塑變形而制成生坯的成型方法。

成型方法有滾壓、塑壓、旋壓、注射、擠制、軋膜等操作。9.3無機(jī)非金屬材料的成型用于可塑成型法的泥料應(yīng)含相當(dāng)數(shù)量的軟質(zhì)粘土（一般為40%以上）和一定

的水分（一般為16%以上）。坯料的含水量與原料性質(zhì)、制品要求有關(guān)。水分可按坯料中軟質(zhì)粘土的多少及其可塑性強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)整?？伤艹尚头ㄋ迷O(shè)備多為擠泥機(jī)和再壓設(shè)備。可塑成型法將制備好的泥料放入擠泥機(jī)中，擠成泥條，然后切割，按所需尺寸制成毛坯，再將毛坯用壓磚機(jī)壓制，使坯體具有規(guī)定的尺寸和形狀。擠泥機(jī)生產(chǎn)過程擠泥機(jī)的臨界壓力與坯料的含水量有關(guān)，水分越大，擠泥機(jī)的臨界壓力便越低。9.3無機(jī)非金屬材料的成型1.滾壓成型①成型過程圓柱形滾壓頭與模型分別繞自己的軸線以一定的速度同方向旋轉(zhuǎn)，滾壓頭逐漸靠近泥料，對(duì)泥料進(jìn)行滾壓成型。②成型方法陽模滾壓與陰模滾壓。陽模滾壓（外滾壓）：滾壓頭決定坯體形狀和大小，模型決定內(nèi)表面的花紋。（圖a）陰模滾壓（內(nèi)滾壓）：滾壓頭形成坯體的內(nèi)表面。（圖b）

滾壓成型示意圖，a陽模滾壓，b陰模滾壓9.3無機(jī)非金屬材料的成型③泥料的性能要求可塑性好、屈服值高些。延伸變形量大些、含水量小些。

滾壓成型的主要控制因素1）泥料的要求：水分低、可塑性好；2）滾壓過程控制：分壓下（輕）、壓延（穩(wěn)）、抬起（慢）階段；3）主軸轉(zhuǎn)速和滾頭轉(zhuǎn)速：控制生產(chǎn)效率。1.滾壓成型滾壓成型示意圖，a陽模，b陰模9.3無機(jī)非金屬材料的成型2.塑壓成型塑壓成型是將可塑性坯料放在模型中常溫下壓制成型。成型壓力與坯泥的含水量有關(guān)。坯體的致密度較旋坯法、滾壓法都高。①塑壓模型材料：石膏模，多孔性樹脂模、多孔金屬模；塑壓模由上模、下模組成；上下模間形成一個(gè)空腔，為所要求成型制品塑壓模型的形狀9.3無機(jī)非金屬材料的成型3.旋壓成型施壓成形也稱刀壓成型。這是利用型刀和石膏模型進(jìn)行成型的一種方法。成型時(shí)，取定量的可塑泥料，投入旋轉(zhuǎn)的石膏模中，然后將型刀慢慢壓入泥料。型刀以壓擠和刮削的作用機(jī)理，隨著模型的旋轉(zhuǎn)而把坯泥沿著石膏模型的作用面上展開形成坯體。多余的泥料則貼附于型刀排泥板上。刀壓成型示意圖，a陰模，b陽模9.3無機(jī)非金屬材料的成型注漿成型

二、注漿成型指選擇適當(dāng)?shù)慕饽z劑（反絮凝劑）使粉狀原料均勻地懸浮在溶液中，調(diào)成泥漿，然后澆注到有吸水性的模型（一般為石膏模）中吸去水分，按模型成型成坯體的方法。這種方法常用于制造形狀復(fù)雜，精度要求不高的日用陶瓷和建筑陶瓷。

注漿成型制備工藝制品9.3無機(jī)非金屬材料的成型注漿機(jī)理（過程）：注漿成型基于石膏模吸收水分的特性，即借助石膏模的毛細(xì)管力從泥漿中吸取水分，在該過程中，于模具內(nèi)面形成部分脫水的致密硬質(zhì)塑性沉淀物層。該層的形成過程稱為坯料吸漿。注漿成型過程可分為吸漿，成坯和收縮脫模三個(gè)階段。第一階段：從泥漿注入石膏模后模壁吸水開始到形成薄泥層，為此階段的成型力為石膏模的毛細(xì)管力。第二階段：薄壁層形成后，泥層逐漸增厚直到形成注件，其擴(kuò)散動(dòng)力為水分的濃度差和壓力差；第三階段：當(dāng)泥層增厚到所要求的注件厚度時(shí)，將余漿倒出，形成了雛坯。從雛坯形成到脫模為收縮脫模9.3無機(jī)非金屬材料的成型優(yōu)點(diǎn)：坯胎造型比較規(guī)整，同時(shí)能保持陶瓷雕塑造型的原樣；雕塑胎壁輕薄而均勻，持拿移動(dòng)輕便省力；成型操作技術(shù)較易掌握，有利于批量復(fù)制；成形周期較短，原材料消耗較少，成本較低。缺點(diǎn)：如坯胎壁質(zhì)松易碎，不易成型較大和造型變化過于復(fù)雜的雕塑整體造型；模具要求精度較高、翻制較繁等。優(yōu)缺點(diǎn)：9.3無機(jī)非金屬材料的成型基本注漿方法空心注漿（單面注漿）：空心注漿是將泥漿注入模型，當(dāng)注件達(dá)到要求的厚度時(shí)，排除多余的泥漿而形成空心注件的注漿方法。用于成型壁厚相同的薄胎制品

實(shí)心注漿（雙面注漿）：實(shí)心注漿是泥漿中的水分被模型吸收，注件在兩模之間形成，沒有多余泥漿排出的注漿方法。用于成型壁厚不同的厚胎及實(shí)心制品

9.3無機(jī)非金屬材料的成型注漿成型指標(biāo)空心注漿實(shí)心注漿泥漿含水量（%）31~3430~32相對(duì)密度1.55~1.71.8~1.95顆粒細(xì)度（萬孔篩余量%）0.5~1.51~2流動(dòng)性（S）（孔徑7mm的恩氏粘度計(jì)）10~1510~20觸變性（靜置30min）1.1~1.41.5~2.2泥漿性能參考指標(biāo)9.3無機(jī)非金屬材料的成型

三、膠態(tài)成型膠態(tài)成型膠態(tài)成型是采用物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法使具有一定流動(dòng)性的懸浮體料漿固化為結(jié)構(gòu)均勻坯體的方法。膠態(tài)成型的陶瓷料是由陶瓷原料粉未和水、有機(jī)介質(zhì)等組成的膠態(tài)體系，因此稱作膠態(tài)成型。注模時(shí)為具有一定流動(dòng)性的液態(tài)漿料，可更好的填充模具，從而制備出大尺寸、形狀復(fù)雜的部件。體系中的各個(gè)組分分散的更為均勻，得到的顯微組織結(jié)構(gòu)也更為均勻。與干法成型相比9.3無機(jī)非金屬材料的成型

三、膠態(tài)成型主要有注漿成型、電泳澆注成型、流延成犁、擠壓成型、注射成型、直接凝固成型、快速凝固成型、凝膠注模成型、膠態(tài)振動(dòng)注模、溫度誘導(dǎo)絮凝成型、水解輔助固化成型、溶膠凝膠法成型等。膠態(tài)成型方法膠態(tài)工藝生產(chǎn)流程圖不同的膠態(tài)成型所用的介質(zhì)、有機(jī)分散體系、成型工藝、成型原理差別很大。主要的生產(chǎn)工藝過程如下。9.3無機(jī)非金屬材料的成型1.流延成型流延成型：將粉料與塑化劑混合得到可流動(dòng)的粘稠漿料，然后漿料均勻地流到或涂到轉(zhuǎn)動(dòng)著的基帶上，形成漿膜，干燥后得到一層薄膜，膜帶厚度一般為0.01-1.0mm。流延法用于鐵電材料、多層陶瓷、電子陶瓷基板、壓電陶瓷等器件的生產(chǎn)中9.3無機(jī)非金屬材料的成型制備工藝流程溶劑粉料分散劑球磨混合粘結(jié)劑增塑劑二次球磨混合功能性添加劑過篩、除泡流延干燥脫脂燒結(jié)流延法制備陶瓷薄片的工藝流程圖漿料制備9.3無機(jī)非金屬材料的成型流延漿料的組成體系非水基流延：為了使陶瓷粉體形成具有良好流動(dòng)性能的漿料，需要在漿料中添加分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑及消泡劑等有機(jī)物，才能使?jié){料干燥后形成具有良好柔韌性和強(qiáng)度的生坯水基流延漿料：有機(jī)物的種類選擇應(yīng)與水分子互溶或在水中可以形成乳濁液的有機(jī)物，才能形成穩(wěn)定分散的陶瓷漿料。盡量使有機(jī)添加劑的含量降到最小。水基流延的不足：水對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性不好，漿料易產(chǎn)生氣泡，溶劑揮發(fā)較慢，干燥時(shí)間長(zhǎng)，流延膜易產(chǎn)生密度梯度，干燥后易卷曲開裂，柔韌性差等。9.3無機(jī)非金屬材料的成型2.凝膠注膜成型（或注凝成型）①基本原理

在低粘度高固相含量的漿料中加入有機(jī)單體和交聯(lián)劑，在催化劑和引發(fā)劑的作用下，并在一定的溫度下，使?jié){料中的有機(jī)單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使?jié){料原位固化成型。然后再進(jìn)行脫模、干燥、排膠、燒結(jié)，即可得到所需要的陶瓷。②工藝流程圖9.3無機(jī)非金屬材料的成型3.注射成型方法注射成型方法是粉末冶金技術(shù)同塑料注射成型技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)新工藝。它是將粉末與成形劑均勻混合使之在一定溫度下具有良好的可塑性，然后將這種可塑性粉末注射模具中，冷卻后可得到所需的零件生坯。9.3無機(jī)非金屬材料的成型注射成型的特點(diǎn)適于瘠性料的成型。成型復(fù)雜形狀的，尺寸公差小的制品。產(chǎn)量大，可連續(xù)化生產(chǎn)。有機(jī)物使用多，脫脂時(shí)間長(zhǎng)。金屬模具易磨損，造價(jià)高。9.3無機(jī)非金屬材料的成型4.擠壓成型擠壓成型：將粉料、粘接劑、潤(rùn)滑劑等與水均勻混合充分混練，然后將塑性物料擠壓出剛性模具即可得到管狀、柱狀、板狀及多孔柱狀成型體。按照擠壓條件的不同可分為冷擠和熱擠。①擠壓成型的特點(diǎn)中空的管件，及復(fù)雜形狀的試件縱向成型體和橫向密度均勻工藝連續(xù)性強(qiáng)9.3無機(jī)非金屬材料的成型4.擠壓成型②擠壓成型的缺點(diǎn)

物料強(qiáng)度低容易變形，并可能產(chǎn)生表面凹坑和起泡、開裂及內(nèi)部裂紋等缺陷。③擠壓成型的設(shè)備采用真空練泥機(jī)、螺旋或活塞式擠坯機(jī)。9.3無機(jī)非金屬材料的成型

四、玻璃的熔制與成型玻璃的熔制按照料方混合好的配合料，經(jīng)過高溫加熱形成均勻的、純凈的、透明的、無氣泡的；并符合成型要求的玻璃液的過程，稱為玻璃的熔制。玻璃的熔制是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它包括一系列物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的現(xiàn)象和反應(yīng)。9.3無機(jī)非金屬材料的成型玻璃的熔制過程物理過程：包括配合料的加熱，吸附水分的蒸發(fā)、排除，某些單獨(dú)組份的熔融，某些組份的多晶轉(zhuǎn)變，個(gè)別組份的揮發(fā)等；化學(xué)過程：包括固相反應(yīng)，各種鹽類的分解，水化物的分解、化學(xué)結(jié)合水的排除，組份間的相互反應(yīng)及硅酸鹽的生成；物理化學(xué)過程：包括低共熔物的生成，組份或生成物間的相互溶解，玻璃和爐氣介質(zhì)之間的相互作用，玻璃液和耐火材料的相互作用及玻璃液和其中夾雜氣體的相互作用等9.3無機(jī)非金屬材料的成型硅酸鹽形成階段、玻璃液形成階段、玻璃液澄清階段、玻璃液均化階段、玻璃液冷卻階段。玻璃熔制過程的五個(gè)階段，在實(shí)際生產(chǎn)中，是難以完全分開的，有時(shí)甚至是同步發(fā)生。玻璃的熔制過程五個(gè)階段玻璃熔制過程9.3無機(jī)非金屬材料的成型玻璃的熔制過程五個(gè)階段①硅酸鹽形成階段：配合料入窯后，在高溫環(huán)境下發(fā)生硅酸鹽生成反應(yīng)，該反應(yīng)很大程度上在固體狀態(tài)下進(jìn)行。配合料各組份在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理變化和化學(xué)變化，主要的固相反應(yīng)結(jié)束，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出。在這一階段結(jié)束時(shí)，配合料變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。制造普通鈉鈣硅酸鹽玻璃時(shí)，硅酸鹽形成階段在800~900℃基本完成。9.3無機(jī)非金屬材料的成型②玻璃液形成階段：硅酸鹽形成階段生成的硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁等燒結(jié)物及反應(yīng)剩余的大量SiO2，在溫度繼續(xù)升高時(shí)開始熔融，易熔的低共熔混合物首先開始融化；同時(shí)，硅酸鹽燒結(jié)物和剩余的SiO2，互相溶解和擴(kuò)散，由不透明的半熔融燒結(jié)物轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯牟Ａб?，不再含有未反?yīng)的配合料顆粒。但玻璃液中存在大量的氣泡，化學(xué)組成和性質(zhì)也不均勻，有許多條紋。平板玻璃形成大約在1200~1400℃完成。玻璃的熔制過程五個(gè)階段9.3無機(jī)非金屬材料的成型③玻璃液澄清階段：玻璃液繼續(xù)加熱，其粘度降低，并從中放出氣態(tài)混雜物，即進(jìn)行去除可見氣泡的過程。熔制平板玻璃時(shí)澄清過程在1400~1500℃結(jié)束，這時(shí)玻璃液粘度n=10Pa：s。玻璃的熔制過程五個(gè)階段9.3無機(jī)非金屬材料的成型④玻璃液均化階段：玻璃液的均化過程在玻璃形成時(shí)即已開始，在澄清過程后期，與澄清一起進(jìn)行和完成。均化作用就是在玻璃液中消除條紋和其他不均體，是玻璃液各部分在化學(xué)組成上達(dá)到預(yù)期的均勻一致。玻璃液是否均一，可由測(cè)定不同部位玻璃的折射率和密度的一致程度來鑒定。溶制普通玻璃時(shí)，均化可在低于澄清溫度下完成。玻璃的熔制過程五個(gè)階段9.3無機(jī)非金屬材料的成型⑤玻璃液冷卻階段：為了使玻璃液的粘度增高到成形制度所需的范圍，需進(jìn)行玻璃液的冷卻。冷卻過程中玻璃液溫度通常降低200~300℃，冷卻的玻璃液溫度要求均勻一致，以有利于成型。玻璃的熔制過程五個(gè)階段玻璃的熔制因素影響和缺陷玻璃組成、玻璃液的黏度、表面張力的影響、原料、配合料的質(zhì)量、熔化作業(yè)制度、加速玻璃熔化的輔助手段等。玻璃熔體的質(zhì)量缺陷主要是指氣泡、條紋和結(jié)石三大缺陷，他們分別是均勻玻璃中的氣態(tài)、玻璃態(tài)和固態(tài)夾雜物。氣泡9.3無機(jī)非金屬材料的成型玻璃的成型分類通常是指由熔化的質(zhì)量符合要求的玻璃液來制成具有一定形狀與尺寸的玻璃制品的過程。分為平板玻璃的成型和日用玻璃的成型。平板玻璃的現(xiàn)存的成型方法有：浮法、垂直引上法、平拉法、壓延法。浮法具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、易操作和易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。玻璃的成型定義浮法流水線9.3無機(jī)非金屬材料的成型1.垂直引上法34

垂直引上法是引上機(jī)從玻璃液面垂直向上拉引玻璃帶的方法。分為有槽、無槽和對(duì)輥三種方法。水平拉引法是將玻璃帶由液面向上引拉700mm左右高后，繞經(jīng)轉(zhuǎn)向輥再沿水平方向拉引。可以生產(chǎn)特薄或特厚玻璃，對(duì)玻璃的組成和溫度波動(dòng)十分敏感。2.水平拉引法9.3無機(jī)非金屬材料的成型3.壓延法水平連續(xù)壓延法是利用一對(duì)水冷金屬壓延輥輪將玻璃液壓延成玻璃帶因?yàn)閴貉拥倪^程是在玻璃的塑性狀態(tài)下進(jìn)行的，所以會(huì)在玻璃表面留下輥痕。利用這一點(diǎn)，可用此法生產(chǎn)壓花玻璃、夾絲玻璃。9.3無機(jī)非金屬材料的成型4.浮法在熔融的金屬表面形成玻璃的方法，是現(xiàn)代最先進(jìn)的平板玻璃生產(chǎn)方法。它具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、規(guī)模大，板寬、板厚可調(diào)范圍較大等優(yōu)點(diǎn)。該法是由英國(guó)Pilkington公司1959年研究成功。浮法玻璃的制造過程示意圖9.3無機(jī)非金屬材料的成型浮法生產(chǎn)的成型過程是在通入保護(hù)氣體（N2及H2）的錫槽中完成的。在平板玻璃浮法生產(chǎn)過程中，配合料經(jīng)熔化、澄清、均化，冷卻成為1100～1500

℃左右的玻璃液，連續(xù)流入并漂浮在相對(duì)密度大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整、硬化、冷卻（600℃左右）后被引上過渡輥臺(tái)。輥臺(tái)的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁，就得到平板玻璃產(chǎn)品。浮法生產(chǎn)的成型過程9.3無機(jī)非金屬材料的成型中國(guó)第一條浮法玻璃生產(chǎn)線1971年9月23日，中國(guó)第一條浮法玻璃生產(chǎn)線在洛陽玻璃廠（簡(jiǎn)稱“洛玻”）建成投產(chǎn)，填補(bǔ)了中國(guó)科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)上的一項(xiàng)空白，在我國(guó)平板玻璃發(fā)展史上寫下了光輝的一頁。謝謝觀看THANKYOU9.3無機(jī)非金屬材料的成型高等材料化學(xué)第九章：無機(jī)非金屬材料的制備9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)目錄01燒結(jié)的定義02燒結(jié)的原理03燒結(jié)的分類9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)燒結(jié)宏觀定義：在高溫下（不高于熔點(diǎn)），陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長(zhǎng)大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。燒結(jié)微觀定義：固態(tài)中分子（或原子）間存在互相吸引，通過加熱使質(zhì)點(diǎn)獲得足夠的能量進(jìn)行遷移，使粉末體產(chǎn)生顆粒黏結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程稱為燒結(jié)。

一、燒結(jié)的定義鐵粉燒結(jié)的SEM照片a)燒結(jié)前b)燒結(jié)后

9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)燒結(jié)得到的塊體材料是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結(jié)直接影響顯微結(jié)構(gòu)中晶粒尺寸的分布、氣孔大小形狀和分布及晶界的體積分?jǐn)?shù)等。燒結(jié)的目把粉狀材料轉(zhuǎn)變?yōu)閴K體材料，并賦予材料特有的性能。

復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過程燒結(jié)過程涉及擴(kuò)散，相變、固相反應(yīng)等動(dòng)力學(xué)過程

燒結(jié)質(zhì)量評(píng)價(jià)通常用坯體收縮率、強(qiáng)度、密度、氣孔率等物理指標(biāo)來衡量（陶瓷）燒結(jié)質(zhì)量的好壞。燒結(jié)過程示意圖9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)

二、燒結(jié)的原理燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的表面能降低

粉體的表面能約為數(shù)百上千J/mol，與化學(xué)反應(yīng)(每摩爾幾萬至幾十萬焦)前后能量的變化相比是很小的，燒結(jié)不能自發(fā)進(jìn)行，必須加高溫，才能促使粉體轉(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)體。燒結(jié)的難易程度的判斷愈小愈易燒結(jié)，反之難燒結(jié)。例：Al2O3:兩者差別較大，易燒結(jié)；共價(jià)化合物如Si3N4、SiC、AlN難燒結(jié)。9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)

二、燒結(jié)的原理燒結(jié)的推動(dòng)力與顆粒細(xì)度的關(guān)系：顆粒堆積后，有很多細(xì)小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，結(jié)論：粉料愈細(xì)，由曲率而引起的燒結(jié)推動(dòng)力愈大!!9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)問題：顆粒間是怎樣鍵合的？物質(zhì)是經(jīng)由什么途徑傳遞的？

二、燒結(jié)的原理顆粒的粘附作用粘附是固體表面的普遍性質(zhì)，它起因于固體表面力。當(dāng)兩個(gè)表面靠近到表面力場(chǎng)作用范圍時(shí)，即發(fā)生鍵合而粘附。粘附力的大小直接取決于物質(zhì)的表面能和接觸面積，故粉狀物料間的粘附作用特別顯著。粘附作用是燒結(jié)初始階段,導(dǎo)致粉體顆粒間產(chǎn)生鍵合、靠攏和重排，并開始形成接觸區(qū)的一個(gè)原因。被水膜包裹的兩固體球的粘附9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)

二、燒結(jié)的原理物質(zhì)的傳遞在燒結(jié)過程中物質(zhì)傳遞的途徑是多樣的，相應(yīng)的機(jī)理也各不相同。它們都是以表面張力下降作為推動(dòng)力的。1.流動(dòng)傳質(zhì)

在表面張力的作用下，通過變形、流動(dòng)引起的物質(zhì)遷移。有粘性流動(dòng)（主要發(fā)生在液相燒結(jié)）和塑性流動(dòng)（常出現(xiàn)在壓力燒結(jié)中）。粘性流動(dòng)示意圖塑性流動(dòng)示意圖9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)1.流動(dòng)傳質(zhì)晶體中空位遷移與外力作用的關(guān)系晶體中總是有缺陷，存在一定數(shù)目的平衡空位濃度。存在著某種外力場(chǎng)，如表面張力作用時(shí)，則質(zhì)點(diǎn)(或空位)就會(huì)優(yōu)先沿此表面張力作用的方向移動(dòng)，并呈現(xiàn)相應(yīng)的定向物質(zhì)流，其遷移量是與表面張力大小成比例的，并服從如下粘性流動(dòng)的關(guān)系。9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)2.擴(kuò)散傳質(zhì)原因：空位濃度差ΔC，頸部大于體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)（或空位）借助于濃度梯度的推動(dòng)而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的遷移傳遞（如右圖）。分為體積擴(kuò)散、界面擴(kuò)散和表面擴(kuò)散。特點(diǎn)：空位從頸部表面不斷向顆粒其它部分?jǐn)U散，質(zhì)點(diǎn)則向頸部逆向擴(kuò)散。工藝控制：溫度（擴(kuò)散系數(shù)）；粒度擴(kuò)散傳質(zhì)9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)3.氣相傳質(zhì)（蒸發(fā)-冷凝）顆粒表面各處的曲率不同，相應(yīng)的蒸氣壓不同。質(zhì)點(diǎn)易從高能階的凸處(如表面)蒸發(fā)，凹處(如頸部)凝結(jié)。原因：壓力差ΔP開爾文公式：特點(diǎn)：凸面蒸發(fā)－凹面凝聚；發(fā)生在蒸氣壓大的物質(zhì)的燒結(jié)初期。工藝控制：溫度（蒸氣壓）；粒度

P=2

/rr凸r凹

P凸＞0，

P凹

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P凸＞

P凹9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)4.溶解-沉淀?xiàng)l件：有液相參與，若液相能潤(rùn)濕和溶解固相，由于小顆粒的表面能較大，其溶解度也就比大顆粒的大。其間存在類似于下列關(guān)系：式中

C、C0—小顆粒與大顆粒的溶解度；r—小顆粒半徑；γSL—固液相界面張力。原因：液相顆粒的毛細(xì)管壓力工藝控制：粒度；溫度；粘度；液相數(shù)量9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)燒結(jié)的機(jī)理是復(fù)雜和多樣的，但都是以表面張力為動(dòng)力的。對(duì)于不同物料和燒結(jié)條件，往往是某-種或幾種機(jī)理起主導(dǎo)作用。由上式可知：小晶粒優(yōu)先溶解，通過液相擴(kuò)散，在大晶?；蛲姑娉练e；傳質(zhì)同時(shí)又是晶粒生長(zhǎng)過程。這就使粒界不斷推移，大小顆粒間空隙逐漸被填充，從而導(dǎo)致燒結(jié)和致密化。不同燒結(jié)機(jī)理的傳質(zhì)途徑9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)

三、燒結(jié)的分類不加壓燒結(jié)和加壓燒結(jié)。不加壓燒結(jié)分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)，加壓燒結(jié)分為熱壓、熱鍛和熱等靜壓。燒結(jié)分類1.固相燒結(jié)指松散的粉末或經(jīng)壓制具有一定形狀的粉末壓坯，被置于不超過其熔點(diǎn)的設(shè)定溫度中，在一定的氣氛保護(hù)下，保溫一段時(shí)間的操作過程。所設(shè)定的溫度稱為燒結(jié)溫度，所用的氣氛稱為燒結(jié)氣氛，所用的保溫時(shí)間稱為燒結(jié)時(shí)間。氣壓燒結(jié)爐9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)固相燒結(jié)分類按其組元多少可分為單元系固相燒結(jié)和多元系固相燒結(jié)兩類。單元系燒結(jié)是指單一成分的粉末或者單一成分粉末壓坯的燒結(jié)。如：純金屬、固定成分的化合物或均勻固溶體的松裝粉末或壓坯。單元系的燒結(jié)性能主要由密度、強(qiáng)度、延性和導(dǎo)電性來衡量。1.材料的性質(zhì)（表面能、擴(kuò)散系數(shù)、黏性系數(shù)、臨界剪切應(yīng)力、蒸氣壓和蒸發(fā)速率），影響到燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力和燒結(jié)頸的長(zhǎng)大速度。2.粉末性質(zhì)包括粉末顆粒大小、表面活性、晶格活性和外來物質(zhì)。影響性能因素：9.4無機(jī)非金屬材料的燒結(jié)單元系固相燒結(jié)3個(gè)階段（1）低溫階段T燒=0.25T熔，主要發(fā)生金屬的回復(fù)、吸附氣體和水分的揮發(fā)、壓坯內(nèi)成形劑的分解和排除。此階段內(nèi)燒結(jié)體密度基本保持不變。（2）中溫階段T燒=（0.4~0.55）T熔，開始發(fā)生再結(jié)晶、粉末顆粒表面氧化物被完全還原，顆粒接觸界面形成燒結(jié)頸，燒結(jié)體強(qiáng)度明顯提高，而密度增加較慢。（3）高溫階段T燒=（0.5~0.85）T熔，這是單元系固相燒結(jié)的主要階段。擴(kuò)散和流動(dòng)充分進(jìn)行并接近完成，燒結(jié)體內(nèi)的大量閉孔逐漸縮小，孔隙數(shù)量減少，燒結(jié)體密度明顯增加。保溫一定時(shí)間后，所有性能均達(dá)到穩(wěn)定不變。單元系固相燒