第九章 陶瓷的烧结原理及工艺
第九章 陶瓷的烧结原理及工艺
1.烧结通常是指在高温作用下粉粒集合体（坯体）表面积减少，气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大以及机械强度提高的过程。
2.陶瓷的烧结可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结
若物质的蒸汽压较高，以气相传质为主，叫做气相烧结；
若物质的蒸汽压较低，烧结以固相扩散为主，叫固相烧结；
有些物质因杂质存在或人为添加物在烧结过程中有液相出现，称为液相烧结；
3.烧结过程中的物质的传递即传质过程，包括：（1）蒸发和凝聚；（2）扩散；（3）粘性流动；
（4）塑性流变；（5）溶解和沉淀
a 、气相传质（气相烧结）……公式要记住
气相烧结中的传质过程主要是蒸发和凝聚
b 、固相传质（固相烧结）………….. 公式要记住
目前公认的机制有（1）扩散机制；（2）粘滞性流动和塑性流变
c 、液相传质（液相烧结）
s 与s 0分别为颗粒和大块物质的溶解度；
γsl 为液固表面张力；
V 0为摩尔体积；r 为颗粒半径
液相烧结可以分成三个阶段:
(1)在成形体中形成具有流动性的液相，并在表面张力的作用下，使固体颗粒以更紧密方式重新排列的粘滞流动过程，称为重排过程；
(2)通过颗粒向液相中溶解和重新淀析而发生致密度增大的阶段，称为溶解与沉淀过程；
(3)液相的重新结晶和颗粒长大，最终形成固相陶瓷-凝结过程
二、影响烧结的因素
烧结时间,颗粒半径,气泡和晶界,杂质及添加剂
烧结促进剂、烧结阻滞剂、反应接触剂或矿化剂,烧结气氛
氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛
9.2陶瓷的烧结方法
1、根据烧结时是否有外界加压可以将烧结方法分为常压烧结和压力烧结
常压烧结又称为普通烧结，指在通常的大气条件下无须加压进行烧结的方法（传统陶瓷大都在隧道窑中进行烧结，而特种陶瓷大都在电窑中烧成）
压力烧结可以分为热压烧结和热等静压烧结
a 、热压烧结是指在粉体加热时进行加压，以增大粉体颗粒间的接触应力，加大致
密化的动力，使颗粒通过塑性流动进行重新排列，改善堆积状况。
b 、热等静压烧结工艺是将粉体压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中，在高温
和均衡的气体压力作用下，将其烧结为致密的陶瓷体。
2、根据烧结时是否有气氛可以将烧结方法分为普通烧结和气氛烧结
3、根据烧结时坯体内部的状态可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结、活化烧结,反
应烧结
反应烧结是通过多孔坯件同气相或液相发生反应，使坯体的质量增加、气孔率减少并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺
9.3 陶瓷烧结后的处理
rRT V s s sl 0
02γ=ln
一、陶瓷表面的施釉
所谓的施釉是指通过高温方式，在瓷件表面烧附一层玻璃状物质使其表面具有光亮、美观、致密、绝缘、不吸水、不透水及化学稳定性等优良性能的一种工艺方法
二、陶瓷的加工
磨削加工、激光加工、超声波加工
三、陶瓷的金属化与封接
二者的膨胀系数差别在±2?10-7/oC内，封接处有良好的热稳定性,如果膨胀系数差别大于4?10-7/oC，封接效果就会变差。
第十章典型的陶瓷材料
需要查和总结的
10.2
压电性产生的原因：1，晶体材料可分为32种点群，11种有对称中心，21种没有对称中心；2，当无对称中心的晶体受外界压力时，正负电荷中心分离，产生电偶极距，在晶体两端表面出现相反电荷，显示正压电效应；反之当施加一电场时，晶体产生与电场强度成比例的应变，显示逆压电效应，这两种情况统称为压电性。3，但是即便属于20种不对称点群也不一定有压电性，因为晶粒的取向是任意的，个晶粒之间的压电效应相互抵消，宏观不显示压电性。有些铁电体的极化之后就会显示压电性，如钛酸钡。4，钛酸钡晶胞中：间隙半径大于钛离子半径，钛离子在间隙中有偏离中心的可能，当温度低于居里点时，就会变成四方晶系，钛离子会在c轴方向偏离中心。材料极化后，c轴方向与极化方向一致，去除外界电场，会留下剩余电偶极距。这时在钛酸钡晶体表面施加一与极化方向平行的压力，电偶极距减小，出现放电现象；反之出现充电现象。若沿极化方向施加电场，钛离子则会产生位移，c轴方向会有形变，瓷片发生变形。所以钛酸钡陶瓷有压电性。
10.3
Tg的确定方法：图中A点是开始偏离基线的点。将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差ΔJ，在ΔJ/2 处可以找到C点，从C点作切线与前基线相交于B 点，B点所对应的温度值即为玻璃化转变温度Tg。
烧结原理
烧结原理 所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。 烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。 硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1 烧结过程的分类 烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。 按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。 从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2 烧结过程的基本变化 硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。 制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3 烧结过程的基本阶段 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： １．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂
烧结生产知识
烧结生产知识 一、铁矿石烧结知识（原料条件） 1、天然矿粉与烧结 1）天然矿粉包括富矿粉和贫矿粉，其中天然矿粉含铁量在45%以上的通常称为富矿粉，含铁量低于45%的通常称为贫矿粉。45%这个界限随着冶炼技术的发展是会变化的。 2）铁矿粉烧结是重要的造块技术之一。由于开采时产生大量的铁矿粉，特别是贫铁矿富选促进了铁精矿粉的生产发展，使铁矿粉烧结成为规模最大的造块作业。烧结矿比天然矿石有许多优点，如含铁量高、气孔率大、易还原、有害杂质少、含碱性熔剂等。 2、铁矿石分类： 按照铁矿物不同的存在形态，分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿四大类。 1）磁铁矿：磁铁矿化学式为Fe3O4，也可以视为Fe2O3与FeO的固溶体。比密度为4.9--5.2t/m3，硬度为5.5--6.5，难还原和破碎，有金属光泽，具有磁性。其理论含铁量为72.4%。磁铁矿晶体为八面体，组织结构较致密坚硬，一般成块状和粒状，表面颜色由钢灰色到黑色，条痕均是黑色，俗称青矿。 2）赤铁矿：赤铁矿俗称“红矿”，化学式为Fe2O3，其矿物成份是不含结晶水的三氧化二铁，密度为4.8—5.3，硬度不一，结晶完整的赤铁矿硬度为5.5—6.0，理论含铁量70%。赤铁矿由非常致密的结晶组织到很分散的粒状，结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其它为暗红色，但条痕均为暗红色。 3）褐铁矿：褐铁矿石（mFe2O3. nH2O）是一种含结晶水的Fe2O3，按结晶水含量不同，褐铁矿分为五种，其中以2Fe2O3. 3H2O形式存在的较多。 4）菱铁矿：菱铁矿石的化学式为FeCO3，理论含铁量为48.2%。自然界中常见的是坚硬致密的菱铁矿，外表颜色为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色，由玻璃光泽。菱铁矿的比重为3.8吨/米3，无磁性。 3、铁矿粉分类： 1）精矿粉：也称选粉。是天然矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理，除去一部分脉石和杂质，使含铁量提高后的极细的矿粉叫精矿粉。精矿粉按照选矿方法的不同分为多种精矿粉，如磁选、浮选、重选等精矿粉。 2）富矿粉：是铁矿石受到自然界的风化作用，或在开采、运输、处理过程中产生粉末，其粒度为0～10mm。 4、烧结生产对含铁原料有那些要求： 铁矿粉是烧结生产的主要原料，它的物理化学性质对烧结矿质量影响最大，主要要求铁矿粉品位高、成分稳定、杂质少、脉石成分适用于造渣，粒度适宜。烧结用的精矿粒度不宜太细，一般小于0.074mm（－200目）的量小于80%。 5、常用熔剂的性能、成分及表示符号 烧结过程中通常使用的碱性熔剂有石灰石（CaCO3）、消石灰[Ca(OH)2]、生石灰（CaO）、白云石[Ca. Mg(CO3)2]和菱镁石(MgCO3) 。纯石灰石CaO理论含量56%；生石灰一般含CaO85%左右；消石灰又称熟石灰，理论含CaO为75.68%；菱镁石(MgCO3)的理论含MgO为47.6%。 烧结过程中又有的也使用一些酸性熔剂，主要有：橄榄石、蛇纹石、石英石。橄榄石的化学式为（Mg. Fe）2. SiO2，蛇纹石的化学式为3MgO.2SiO2.H2O。对酸性熔剂，要求其含SiO2含量在90%以上，Al2O3在2%以上。 6、常用燃料：无烟煤、焦粉。 二、烧结理论与工艺内容 1、烧结的含义：铁矿粉在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和融化，产生一定量的液
《烧结矿生产原理与工艺》期末考试卷
第一学期《烧结原理与工艺》期未试卷（A） （适用于沙钢烧结班） （答案附后面） 一、填空题：（每空 1 分，共 15 分） 1．烧结生产要求熔剂粒度：小于3mm部分的百分比应大于。2．烧结混合料中添加生石灰或消石灰以代替部分石灰石粉，可减少燃烧层的吸热量。 3．铁矿中的有害杂质是P、S、Pb、As、Cu、Zn和。 4．烧结矿按碱度可分为非自熔性、自熔性和性烧结矿。5．烧结常用的碱性熔剂有石灰石、生石灰、、白云石等。6．烧结生产使用的原料有、锰矿、熔剂、燃料等。 7．烧结点火使用的煤气有焦炉煤气、高炉煤气。 8．烧结使用的铁矿物有磁铁矿、、褐铁矿和菱铁矿。9．烧结料中配入燃料偏高会使烧结矿升高，同时恶化了烧结矿的还原性。 10．我国烧结厂一般是采用烧结机。 11．?氧化钙与铁矿石的化合程度同烧结温度、及矿石粒度都有关系。12．烧结机的有效面积计算，应该是台车抽风面的宽和 乘积。 13．烧结过程中热的主要来源为和固定炭燃烧。 14．二次混合的主要目的是以便改善烧结料层的透气性。15．水蒸汽的“露点”温度一般为℃。 二、选择题：（每题 1 分，共20 分） 1．烧结机每平方米有效面积( )生产的烧结矿数量为烧结机利用系数。 (A)每昼夜 (B)每小时 (C)每分钟 2．烧结常用的固体燃料有（）。 （A）烟煤（B）无烟煤（C）焦煤 3．高碱度烧结矿的碱度一般指在( )。 （A）1．3 （B）1．5以上（C）2．0以上 4．烧结点火的目的在于将混合料中的煤或焦粉点燃向料层提供热量，借( )作用，继续烧结。 (A)高温 (B)抽风 (C)鼓风 5．烧结过程硫的去除主要条件是( )。 (A)高温 (B)低碱度 (C)高氧势 6．CaO·Fe2O3的熔化温度为( )。 (A)1205℃ (B)1216℃ (C)1150℃ 7．硫化物去硫反应为放热反应，硫酸盐去硫为( )反应。
陶瓷材料烧结技术的研究进展
Material Sciences 材料科学, 2017, 7(6), 628-632 Published Online September 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7c797789.html,/journal/ms https://https://www.360docs.net/doc/7c797789.html,/10.12677/ms.2017.76083 Research and Application on Sintering Technology of Ceramic Materials Haitao Zheng1, Tingting Pan2 1Harbin Aurora Optoelectronics Technology Co., Ltd., Harbin Heilongjiang 2Heilongjiang University of Finance and Economics, Harbin Heilongjiang Received: Sep. 3rd, 2017; accepted: Sep. 22nd, 2017; published: Sep. 28th, 2017 Abstract Advanced ceramic materials are widely used in aerospace, electronics, mechanical, biological, medical and other fields because of its fine structure and high strength, high hardness, high tem-perature resistant, corrosion resistance, wear-resisting property and a series of excellent features. The sintering technology of ceramic materials has an important influence on the structure and property of the material itself. This paper summarized the ceramic sintering mechanism, research progress and application, and indicated the future research direction. Keywords Sintering Technology, Mechanism, Research Development, Application 陶瓷材料烧结技术的研究进展 郑海涛1，潘婷婷2 1哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司，黑龙江哈尔滨 2黑龙江财经学院，黑龙江哈尔滨 收稿日期：2017年9月3日；录用日期：2017年9月22日；发布日期：2017年9月28日 摘要 先进陶瓷材料由于其精细的结构组成及高强度、高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨等一系列优良特性被广泛应用于航空航天、电子、机械、生物医学等各个领域。陶瓷材料的烧结技术对材料本身的结构及性能有着重要影响。本文对陶瓷材料的烧结机理、研究进展及应用进行了总结，并提出了今后的研究方向。
一烧结基本原理
一、烧结 （1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。 通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结； 2、颗粒间粘结颈长大； 3、孔隙通道的封闭； 4、孔隙球化； 5、孔隙收缩； 6、孔隙粗化。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。
（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段： 1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、B、O 后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少，烧结体密度明显增加 4、冷却阶段：实际的烧结过程，都是连续烧结，所以从烧结温度缓慢冷却一段时间然后快冷，到出炉量达到室温的过程，也是奥氏体分解和最终组
氧化铝陶瓷的烧结教材
氧化铝陶瓷的烧结 摘要：随着科学技术与制造技术日新月异的发展，氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入的发展和广泛的应用。本文就氧化铝陶瓷的烧结展开论述。主要涉及原料颗粒和烧结助剂两方面，以获得性能良好的陶瓷材料，对满足工业生产和社会需求有非常重要的意义。 关键词：氧化铝；原料颗粒；烧结助剂； 1 引言 在科学技术和物质文明高度发达的现代社会中，人类赖以制成各种工业产品的材料实在千差万别，但总体包括起来，无非金属、有机物及陶瓷三大类[1]。氧化铝陶瓷是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一，具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能，而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性。基于Al2O3陶瓷的一系列优良性能，其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其它的高科技领域[2]。在氧化铝陶瓷的生产过程中, 无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工, 每个环节都是不容忽视的。目前氧化铝陶瓷制备主要采用烧结工艺[3]，坯体烧结后，制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。因此，深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术及影响因素，合理选择理想的烧结制度确保产品的性能、分析烧结机理、研究添加剂工作机理等对氧化铝陶瓷生产极有帮助，为氧化铝陶瓷的更广泛应用提供理论依据，为服务生产和社会需要非常重要。 2 氧化铝陶瓷简介 Al2O3是新型陶瓷制品中使用最为广泛的原料之一，具有一系列优良的性能[4]。Al O3陶瓷通常以配料或瓷体中的Al2O3的含量来分类，目前分为高纯型与2 普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料。由于其
第九章 陶瓷的烧结原理及工艺
第九章 陶瓷的烧结原理及工艺 1.烧结通常是指在高温作用下粉粒集合体（坯体）表面积减少，气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大以及机械强度提高的过程。 2.陶瓷的烧结可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结 若物质的蒸汽压较高，以气相传质为主，叫做气相烧结； 若物质的蒸汽压较低，烧结以固相扩散为主，叫固相烧结； 有些物质因杂质存在或人为添加物在烧结过程中有液相出现，称为液相烧结； 3.烧结过程中的物质的传递即传质过程，包括：（1）蒸发和凝聚；（2）扩散；（3）粘性流动； （4）塑性流变；（5）溶解和沉淀 a 、气相传质（气相烧结）……公式要记住 气相烧结中的传质过程主要是蒸发和凝聚 b 、固相传质（固相烧结）………….. 公式要记住 目前公认的机制有（1）扩散机制；（2）粘滞性流动和塑性流变 c 、液相传质（液相烧结） s 与s 0分别为颗粒和大块物质的溶解度； γsl 为液固表面张力； V 0为摩尔体积；r 为颗粒半径 液相烧结可以分成三个阶段: (1)在成形体中形成具有流动性的液相，并在表面张力的作用下，使固体颗粒以更紧密方式重新排列的粘滞流动过程，称为重排过程； (2)通过颗粒向液相中溶解和重新淀析而发生致密度增大的阶段，称为溶解与沉淀过程； (3)液相的重新结晶和颗粒长大，最终形成固相陶瓷-凝结过程 二、影响烧结的因素 烧结时间,颗粒半径,气泡和晶界,杂质及添加剂 烧结促进剂、烧结阻滞剂、反应接触剂或矿化剂,烧结气氛 氧化性气氛、中性气氛、还原性气氛 9.2陶瓷的烧结方法 1、根据烧结时是否有外界加压可以将烧结方法分为常压烧结和压力烧结 常压烧结又称为普通烧结，指在通常的大气条件下无须加压进行烧结的方法（传统陶瓷大都在隧道窑中进行烧结，而特种陶瓷大都在电窑中烧成） 压力烧结可以分为热压烧结和热等静压烧结 a 、热压烧结是指在粉体加热时进行加压，以增大粉体颗粒间的接触应力，加大致 密化的动力，使颗粒通过塑性流动进行重新排列，改善堆积状况。 b 、热等静压烧结工艺是将粉体压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中，在高温 和均衡的气体压力作用下，将其烧结为致密的陶瓷体。 2、根据烧结时是否有气氛可以将烧结方法分为普通烧结和气氛烧结 3、根据烧结时坯体内部的状态可以分为气相烧结、固相烧结、液相烧结、活化烧结,反 应烧结 反应烧结是通过多孔坯件同气相或液相发生反应，使坯体的质量增加、气孔率减少并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的一种烧结工艺 9.3 陶瓷烧结后的处理 rRT V s s sl 0 02γ=ln
烧结原理与工艺考试题与答案
<<烧结原理与工艺>>考试题及答案 一、填空题：（每空 1 分，共 15 分） 1．烧结生产要求熔剂粒度：小于3mm部分的百分比应大于。(90％) 2．烧结混合料中添加生石灰或消石灰以代替部分石灰石粉，可减少燃烧层的吸热量。(碳酸盐分解) 3．铁矿中的有害杂质是P、S、Pb、As、Cu、Zn和。（碱金属）。4．烧结矿按碱度可分为非自熔性、自熔性和性烧结矿。 (熔剂) 5．烧结常用的碱性熔剂有石灰石、生石灰、、白云石等。(消石灰) 6．烧结生产使用的原料有、锰矿、熔剂、燃料等。(铁矿) 7．烧结点火使用的煤气有焦炉煤气、高炉煤气。(混合煤气) 8．烧结使用的铁矿物有磁铁矿、、褐铁矿和菱铁矿。（赤铁矿）9．烧结料中配入燃料偏高会使烧结矿 FeO 升高，同时恶化了烧结矿的还原性。 10．影响烧结混合料制粒的几个主要因素是原料性质，?混合料水份含量及加水方法，添加物和工艺参数等。 11．?氧化钙与铁矿石的化合程度同烧结温度、石灰石粒度及矿石粒度都有关系。 12．烧结机的有效面积计算，应该是台车抽风面的宽和（烧结机有效长度）乘积。
13．烧结过程中热的主要来源为点火和固定炭燃烧。 14．二次混合的主要目的是制粒以便改善烧结料层的透气性。 15．水蒸汽的“露点”温度一般为 60 ℃。 二、选择题：（每题 1 分，共20 分） 1．烧结机每平方米有效面积(B)生产的烧结矿数量为烧结机利用系数。 (A)每昼夜 (B)每小时 (C)每分钟 2．烧结常用的固体燃料有（B ）。 A烟煤 B无烟煤 C焦煤 3．高碱度烧结矿的碱度一般指在————。 ①1．3 ②1．5以上③2．0以上 4．烧结点火的目的在于将混合料中的煤或焦粉点燃向料层提供热量，借(B)作用，继续烧结。 (A)高温 (B)抽风 (C)鼓风 5．烧结过程硫的去除主要条件是(C)。 (A)高温 (B)低碱度 (C)高氧势 6．CaO·Fe 2O 3 的熔化温度为(B)。 (A)1205℃ (B)1216℃ (C)1150℃ 7．硫化物去硫反应为放热反应，硫酸盐去硫为(B)反应。 (A)放热 (B)吸热 (C)辐射 9．烧结的根本目的是使矿粉固结成型而重新造块，以适应(B)的需要。
烧结过程的理论基础
烧结过程的理论基础 烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块的过程。 一、烧结过程的基本原理 近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下进行。通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。 当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程如图3—1所示。 1、烧结五带的特征 （1）烧结矿带 在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体，这就是烧结矿带。 此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。
（2）燃烧带 该带温度可达1350~1600度，此处混合料软化、熔融及液相生成，发生异常复杂的物理化学变化。该层厚度为15~50mm 。此 高炉灰轧钢皮 碎焦无烟煤 （25~0mm ） 石灰石白云石 精矿富矿粉
烟道灰 排出废气 (热烧结矿)冷烧结矿 图3—1 烧结生产一般工艺流程图 带对烧结产量及质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导致产量低。该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，导致烧结矿强度低。燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度及抽风量的影响。 （3）预热带 该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。一般温度为400~800度。 该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。
(整理)陶瓷烧成与烧结
7 烧成与烧结 7.1 烧成原理 为制定合理的煅烧工艺，就必须对物料在烧成时所发生的物理化学变化的类型和规律有深入的了解。但是物料烧成时的变化较所用的原料单独加热时更为复杂，许多反应是同时进行的。一般而言，物料的烧成变化首先取决于物料的化学组成，正确的说是物料中的矿物组成。使用不同的地区的原料，即使物料的化学组成相同，也不能得到完全相同的烧成性质。其次，物料的烧成变化在很大程度上还取决于物料中各组分的物理状态，即粉碎细度、混合的均匀程度、物料的致密度等，因为物料的烧成是属于液相参与的烧结过程，因此物料的分散性和各组分的接触的密切程度直接影响固相反应、液相的生成和晶体的形成。此外，烧成温度、时间和气氛条件对物料的烧成变化影响也很大。要将这些复杂的因素在物料烧成过程中的变化上反映出来是困难的。为研究方便本书以长石质陶瓷坯体为例进行讨论。 7.1.1 陶瓷坯体在烧成过程中的物理化学变化 陶瓷坯体在烧成过程中一般经过低温阶段、氧化分解阶段和高温阶段。 1.低温阶段(由室温～300℃) 坯料在窑内进行烧成时，首先是排除在干燥过程中尚未除去的残余水分。这些残余水分主要是吸附水和少量的游离水，其量约为2～5%。 随着水分排除固体颗粒紧密靠拢，发生少量的收缩。但这种收缩并不能完全填补水分所遗留的空间，因此物料的强度和气孔率都相应的增加。 在120～140℃之前，由于坯体内颗粒间尚有一定的孔隙，水分可以自由排出，可以迅速升温，随着温度进一步提高，坯体中毛细管逐渐变小，坯体内汽化加剧，使得开裂倾向增大。例如，当加热至120℃时，一克水占有的水蒸气容积为：22.4×(1+120/273)/18=1.79(升)。如果坯体中含有4～5%的游离水，则100克坯体的水蒸气体积达7.16--8.95升，相当于坯体体积的155倍。这些水蒸气主要由坯体的边角部位排出。为了保证水分排出不致使坯体开裂，在此阶段应注意均匀升温，速度要慢（大制品30℃/时，中小制品50～60℃/时），尤其是厚度和形状复杂的坯体更应注意。此外，要求通风良好，以便使排出的水蒸气能迅速排出窑外，避免冷聚在坯体表面。 2.分解与氧化阶段(300～950℃) 此阶段坯体内部发生了较复杂的物理化学变化，粘土和其它含水矿物排除结构水；碳酸盐分解；有机物、碳素和硫化物被氧化，石英晶型转化等。这些变化与窑内温度气氛和升温速度等因素有关。 （1）粘土和其它含水矿物排除结构水 粘土矿物因其类型不同、结晶完整程度不同、颗粒度不同、坯体厚度不同，脱水温度也有所差别，见表11-1。 Al2O3·2SiO2·2H2O 加热——→Al2O3·2SiO2＋2H2O↑ (高岭土) （偏高岭土）（水蒸气） 表11－1 各类粘土矿物脱水温度单位：℃ 原料 吸热交换放热效应 排除吸附 水 排除结晶水晶格破坏新结晶物质形成重结晶 高岭土450～600 950～1050 1200～1300
铁矿粉烧结原理与工艺
1；概述抽风烧结过程，按烧结料层自上而下分哪几带？并指出各带的特点以及各带是怎样变化的？ 答：抽风烧结过程是将混合料配以适量的水分，混合、制粒后，铺在带式烧结机的炉箅上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下地进行。烧结从烧结台车上卸下，经破碎、冷却、制粒、筛分，分出成品烧结矿、返矿和铺底料。 自上而下分为：烧结矿层﹑燃烧层﹑预热层﹑干燥层﹑过湿层。 （1）烧结层：温度在1000℃，随着烧结矿层的下移和冷空气的通过，物料温度逐渐下降，熔融液相被冷却，凝固成多孔结构的烧结矿。烧结矿层逐渐增厚，整个料层透气性变好真空度变低;高温熔融物凝固成烧结矿，伴随着结晶和析出矿物，同时抽入的冷空气被预热，烧结矿被冷却，与空气接触的低价氧化物可能被氧化。 （2）燃烧层：被烧结矿层预热的空气进入燃烧层，与固体碳接触时发生燃烧反应，放出大量的热，温度1300—1500℃的高温，形成一定的气相组成；低熔点物质继续发生并熔化，形成一定数量的液相，部分氧化物分解、还原、氧化，硫化物、硫酸盐和碳酸盐等分解。 （3）预热层：热交换很剧烈，废气温度很快降低，此层温度很薄，所处温度在150–700℃之间；部分结晶水，碳酸盐分解。硫化物，高价铁氧化物分解氧化。部分铁氧化物还原以及固相反应等。 （4）干燥层：由于湿料的导热性好，料湿很快升高到100℃以上，水分完全蒸发需要到120–150℃左右；由于升温速度快，干燥层和预热层很难截然分开，有时又称为干燥预热层，其厚度只有20–40nm。 （5）过湿层：根据不同的物料，过湿层增加的冷凝水介于1％–2％之间。但在实际烧结矿时，发现在烧结料下层有严重的过湿现象，这是因为在强大的气流和重力作用下烧结水分比较高，烧结料的原始结构被破坏，料层中的水分向下机械转移，特别是那些湿容量较小的物料容易发生这种现象。水汽冷凝使得料层的透气性大大恶化，对烧结过程产生很大影响。
陶瓷材料的烧结与原理
陶瓷材料烧结原理与工艺 摘要：到目前为止，陶瓷烧结技术一直是人们不断突破的领域，本文从陶瓷烧结的分类、影响因素、反应机理分别加以介绍，并列举了一些传统和先进的烧结技术，分析了它们的优缺点及应用的范围。 关键词：陶瓷材料；影响因素；反应机理；烧结方法； Sintering Theory and Technology of Ceramics Abstract:So far, the people of ceramic sintering technology has been constantly breaking the field, this paper classification of ceramic sintering, influence factors, reaction mechanism be introduced separately, and listed some of the traditional and advanced sintering tech- nology, analyzes their advantages and disadvantages and application Range. Key words:Ceramic materials; factors; reaction mechanism; sintering method; 0 前言 陶瓷(Ceramic)的主要制备工艺过程包括坯料制备、成型和烧结。其生产工艺过程可简单地表示为：坯料制备、成型、干燥、烧结、后处理、成品。制备：通过机械或物理或化学方法制备坯料，在制备坯料时，要控制坯料粉的粒度、形状、纯度及脱水脱气，以及配料比例和混料均匀等质量要求。按不同的成型工艺要求，坯料可以是粉料、浆料或可塑泥团；成型：将坯料用一定工具或模具制成一定形状、尺寸、密度和强度的制品坯型（亦称生坯）；烧结：生坯经初步干燥后，进行涂釉烧结或直接烧结。高温烧结时，陶瓷内部会发生一系列物理化学变化及相变，如体积减小，密度增加，强度、硬度提高，晶粒发生相变等，使陶瓷制品达到所要求的物理性能和力学性能[1]。 烧结是指成型后的坯体在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固烧结体的致密化过程。 1 分类 人们根据不同的依据分别对陶瓷的烧结进行分类，通常体现在以下几个方面：
实验九 陶瓷材料烧结工艺实验
实验九陶瓷材料烧结工艺实验 姓名：许航学号：141190093 姓名：王颖婷学号：141190083 系别：材料科学与工程系专业：材料物理 组号：A9 实验时间：5月11号 1实验目的 1）掌握陶瓷主要制备工艺的原理、方法与一定的操作技能。 2）通过实验了解陶瓷产品的设计程序与工艺过程。 3）掌握制备陶瓷材料的典型工艺流程，包括配方计算、称量、混料、筛分、造粒、成型、排塑、烧结、加工、性能测试等 4）利用实验找出材料的最优烧结工艺，包括烧结温度和烧结时间 5）了解压敏陶瓷等功能陶瓷的制备和性能检测 2 实验背景知识 2.1陶瓷 陶瓷（ceramics）是我们日常生活接触较多，在国民经济中有许多重要应用的无机非金属材料之一。传统概念的陶瓷是指所有以粘土为主要原料，并与其他矿物原料经过破碎混和成型烧成等过程而制得的制品,主要是常见的日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等普通陶瓷(ordinary ceramics )。随着社会的发展，出现了一类性能特殊，在电子、航空、生物医学等领域有广泛用途的陶瓷材料，称之为特种陶瓷(specieal ceramics )。 所有的陶瓷（材料及其制品）都有其特定的性能要求。如：日用餐具要有一定的强度（strength）、白度（whiteness）、抗热冲击性（热稳定性）；对于电瓷有强度和介电性能要求；而特种陶瓷对性能及其热稳定性要求更高。 陶瓷的性能一方面受到其本征物理量（如热稳定系数、电阻率、弹性模量等）的影响，同时又与其显微结构密切相关。而决定显微结构和本征物理量的是陶瓷的组成及其加工工艺过程。其中陶瓷组成对显微结构、性能起决定作用。 2.2 陶瓷材料制备工艺 陶瓷材料制备的一般工艺流程如图1所示。
烧结动力学模型及其机理
第九章烧结动力学模型及其机理 烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料和金属陶瓷等生产过程的一个重要工序。任何粉体经成型后必须烧结才能赋予材料各种特殊的性能。陶瓷烧结体是一种多晶材料。材料性能不仅与材料组成有关，而且还与材料的显微结构有密切关系。当配方、原料粒度、成型等工序完成以后，烧结是使材料获得预期的显微结构以使材料性能充分发挥的关键工序。因此了解粉末烧结过程及机理，了解烧结过程动力学对控制和改进材料性能有着十分重要的意义。 9.1 烧结的定义 烧结通常是指在高温作用下粉体颗粒集合体表面积减少、气孔率降低、颗粒间接触面加大以及机械强度提高的过程。烧结是一复杂的物理化学过程，除物理变化外，有的还伴随有化学变化，如固相反应。这种由固相反应促进的烧结，又称反应烧结。高纯物质通常在烧结温度下基本上无液相出现；而多组分物系在烧结温度下常有液相存在。有无液相参加其烧结机理有原则区别，所以将烧结分为无液相参加的烧结（或称纯固相烧结），及有液相参加的烧结（或称液相烧结）两类。另外还有一些烧结过程，如热压烧结等，其烧结机理有其特殊性。 陶瓷粉料成型后变成具有一定外形的坯体，坯体内一般包含着百分之几十的气孔（约25-60%），而颗粒之间只有点接触，如图9.1(a)所示。在高温下所发生的主要变化是：颗粒间接触界面扩大，逐渐形成晶界；气孔的形状变化，如图(b)，体积缩小，从连通的气孔变成各自孤立的气孔并逐渐缩小，如图(c)，以致最后大部分甚至全部气孔从坯体中排除。这就是烧结所包含的主要物理过程。
图9.1 气孔形状及尺寸的变化示意图 烧结必须在高温下进行，但烧结温度及烧结温度范围，因原料种类、制品要求及工艺条件不同而异。纯物质的烧结温度与其熔点间有一近似关系，如金属的开始烧结温度约为0.3-0.4T M（熔点），无机盐类约为0.57T M，硅酸盐类约为0.8-0.9T M。由此可见，开始烧结温度都低于其熔融温度。实验证明，物料开始烧结温度，常与其质点开始迁移的温度一致。在烧结过程中也可能出现液相，这通常是由于物料中出现低共熔物之故。烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。烧结与熔融之间有共同之处，同时又有本质的区别。其共同之处是：熔融过程和烧结过程都是由原子热振动引起的，即由晶格中原子的振幅在加热影响下增大，使原子间联系减弱而引起的。两者之区别是：熔融时，材料的全部组元都转变成液相；而在烧结时，至少有一种组元仍处于固态。固态物质的烧结与固相反应这两个过程的主要差别在于：前者突出物理变化，后者则为化学反应。从结晶化学观点来看，烧结体除可见的收缩外，微观晶相组成并未变化，仅是晶相在显微组织上排列更致密和结晶程度更完善。随着这些物理变化的出现，烧结体的性能与烧结前的细粉相比也有相应的变化。一般为促进烧结，可以人为地加入一些添加物，这些少量添加物与杂质的存在，就出现了烧结的第二组元、甚至第三组元，因此固态物质烧结时，就会同时伴随发生固相反应或出现液相。在实际生产中，烧结与固相反应往往是同时穿插着进行的。在有一些陶瓷材料烧结中还会出现晶型转变、化合物分解和形成气体等等的复杂过程。 虽然烧结是一个比较古老的工艺过程，人们很早就利用烧结来生产陶瓷、水
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式 陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。烧结的推动力为表面能。烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。 一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种： 热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。固相烧结一般可表现为三个阶段，初始阶段，主要表现为颗粒形状改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为气孔尺寸减小。 烧结是在热工设备中进行的，这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一制品可以在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可以烧结不同的制品。主要常用的有间歇式窑炉，连续式窑炉和辅助设备。间歇式窑炉按其功能可分为电炉，高温倒焰窑，梭式窑和钟罩窑。连续式窑炉的分类方法有很多种，按制品的输送方式可分为隧道窑，高温推板窑和辊道窑。与传统间歇式窑炉相比较，连续式窑具有连续操作性，易实现机械化，大大改善了劳动条件和减轻了
劳动强度，降低了能耗等优点。 温度制度的确定，包括升温速度，烧成温度，保温时间和冷却速度等参数。通过飞行坯料在烧成过程中性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度（相图，差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等）。升温速度：低温阶段，氧化分解阶段，高温阶段。烧成温度与保温时间：相互制约，可在一定程度上相互补偿，以一次晶粒发展成熟，晶界明显、没有显著的二次晶粒长大，收缩均匀，致密而又耗能少为目的。冷却速度，随炉冷却，快速冷却。 压力制度的确定，压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。全窑的压力分布根据窑内结构，燃烧种类，制品特性，烧成气氛和装窑密度等因素来确定。倒焰窑中，最重要的是在烟道内形成微负压，窑底处于零压。隧道窑的预热带和烧成带都为负压，冷却带一般在正压下操作。
烧结理论基础知识考试题A卷(20200523204226)
烧结理论基础知识考试题A卷（满分150分）姓名：得分： 一、判断题（正确记“√”，错误记“×”）每题2分，共20分 1、若倒数第二个风箱的废气温度低于倒数第一个风箱的废气温度说明烧结“终 点”滞后（√）。 2、烧结的点火强度低，可通过延长点火时间或加大煤气流量来提高（√） 3、当料层厚度及抽风量一定时，真空度愈高，则料层透气性愈好。（×） 4、煤气爆炸主要是由于空气和煤气形式爆炸的混合气体，同时混合气体达到必 要的温度（着火点）或遇上明火造成，二者缺一不可（√） 5、氧化亚铁是低价铁，还原性能好，因此烧结矿中FeO越高，还原性越好（×） 6、点火后料面呈清黑色，并有金属光泽局部熔融为最好（×） 7、配料计算将返矿视为常数，计算时不考虑返矿这是传统的配料计算方法。（√） 8、当电子秤不准，电子秤实际配比与微机给定配比不符，生产上常将不准的电 子秤的配比加大或缩小，来保证电子秤下料量与微机给定的下料量相符，这种方法临时应急是可行的（√） 9、磁铁矿的主要化合物是四氧化三铁Fe3O4。（√） 10、赤铁矿的主要化合物是Fe2O3、3H2O（×） 二、填空题。每空1分，共30分 1、严格控制烧结三点温度，即点火温度、（终点温度）、（总管废气温度） 2、在运行混合料抽风烧结的过程中，沿整个料层高度将呈现出性质不同的五 个带为（烧结矿带）、(燃料燃烧带)、(预热带)、(干燥带)、(过湿带) 4、配料室五勤一准操操作内容是：(勤检查)、(勤联系)、（勤分析判断）(勤计 算调整)、(勤总结交流)、一准为：（配料准确） 5、返矿加水的目的是降低返矿的（温度），稳定混合料水粉，以利于造球。 6、网目数是指在（1英寸或 2.54cm）筛网上的筛孔数，这是英国泰勒标准筛 的表示方法； 7、烧结生产工艺流程大体可分为八个部分，受料系统、原料准备系统、（配料 系统）、（混合制粒系统）、（烧结系统）抽风系统、(成品处理系统)、除尘系统 8、烧结厂用燃料粒度一般标准是≤3mm的部分大于（80）%为合格。