烧结助剂
【精品文章】氮化铝(AlN)烧结助剂的选择方法及分类
AlN 属于共价化合物，原子间结合力强，自扩散系数小。根据烧结理
论，盐类的烧结温度(Ts)和熔点(Tm)的关系为：
Ts≈ 0.57 Tm
AlN 熔点为 3300℃，因此 AlN 陶瓷的烧结温度高达 1900 ℃以上，严重
制约了其在工业上的应用，添加合适的烧结助剂是降低 AlN 陶瓷烧结温度
的重要方法。
2、与氧杂质反应，在晶界以 Y-Al2O3 和 Ca-Al2O3 化合物的形式析出，
降低 AlN 晶格的氧含量，起到纯化晶格的作用，从而提高 AlN 烧结体的热
导率。
图 1 AlN 陶瓷烧结助剂作用过程示意图 三、烧结助剂选用原则 1、在较低温度下能与 AlN 颗粒表层的 Al2O3 发生共熔，生成液相，且 产生的液相对 AlN 颗粒具有良好的浸润性； 2、液相的流动性好，烧结后期在 AlN 晶粒生长过程的驱动下向三叉晶界 流动，不至于形成 AlN 晶粒间的热阻层； 3、添加剂与 Al2O3 有较强的结合能力，以利于脱除氧杂质，净化 AlN 晶格； 4、添加剂最好不与 AlN 发生反应，否则容易产生晶格缺陷。 四、烧结助剂的主要分类 1、单一烧结助剂 AlN 陶瓷热力学研究表明，符合条件的低温烧结助剂主要是一些稀土金 属氧化物及氟化物 Y2O3、YF3 碱土金属氧化物 CaO、CaF2 及氟化物和少 量具有还原性的化合物（Li2O、B2O 等）。表 1 为常见的 AlN 烧结助剂的 分类及特点汇总。 表 1 常见 AlN 烧结助剂分类及特点汇总 种类 助剂 优点 缺点 稀土类化合物 Y2O3 驱氧能力强，稳定性好
YF3 不引入氧，且比 Y2O3 有着较低的熔点，因此可作为烧结助剂被使 用。CaF2-YF3 体系在高温下，液相化合物在 AlN 颗粒之间流动与重新分 布，使得其中的 YF3 有充足的机会与 AlN 颗粒表面的氧，从而有效地降低 了 AlN 颗粒表面的氧含量，减少了高温下 AlN 晶格中氧缺陷的形成。加入 CaF2 -YF3 系烧结助剂的试样有更高的热导率。 （4）Y2O3-CaO-Li2O 系 添加 Y2O3-CaO-Li2O 系烧结助剂，在 AlN 陶瓷烧结过程中，Y2O3、 CaO 和 Al2O3 结合形成的铝酸盐液相，且保温时间越长，液相量越多。该 液相分布于 AlN 晶界，促进了烧结致密化及杂质在 AlN 晶界的聚集，将氧 原子束缚在晶界第二相中，AlN 陶瓷的热导率也逐渐增加。随着烧结时间 的延长，AlN 晶格内部的氧原子逐步向表面扩散，进一步净化了 AlN 晶 格，热导率迅速增长。该助烧剂体系中 Li2O 的助烧作用就是明显降低反应 温度，改善液相与 AlN 晶粒的润湿性，促进低温烧结 AlN 陶瓷的致密化。 表 2 常见 AlN 陶瓷多元烧结助剂对烧结性能影响 烧结助剂体系 含量% 烧结工艺 密度 g/cm3 热导率 W/(m•K) Y2O3-CaO 热压，25Mpa，1700℃，4h 3.26
碳酸钙烧结助剂
碳酸钙烧结助剂
碳酸钙烧结助剂是在钢铁生产中用于烧结过程的一种添加剂。
烧结是一种将铁矿石、焦炭和其他原料加热到高温并结合成颗粒状物料的过程，以便在高炉中生产铁。
碳酸钙烧结助剂在这个过程中扮演着重要的角色，具有以下几个主要功能：
1.提高烧结矿料的结合性：碳酸钙可以与矿石中的铁氧化物和其他杂质反应，形成熔融的钙硅酸盐等化合物，有助于矿料颗粒之间的结合，提高烧结矿料的强度和结合性，从而减少在高炉中的碎裂损失。
2.调节烧结矿料的成分：碳酸钙作为一种碱性物质，可以中和矿石中的酸性物质，调节烧结矿料的化学成分，有利于烧结过程的进行。
3.降低烧结矿料的熔点：碳酸钙可以降低矿料的熔点，促进烧结矿料在高温下的结合和熔融，有利于形成均匀的烧结块。
4.改善高炉冶炼条件：通过使用碳酸钙烧结助剂，可以提高高炉的冶炼效率和稳定性，减少炉渣的生成量，改善炉内冶炼条件，从而提高铁的产量和质量。
总的来说，碳酸钙烧结助剂在钢铁生产中起着重要的作用，能够改善烧结过程的工艺性能，提高烧结块的质量和产量，降低生产成本，是钢铁生产中不可或缺的添加剂之一。
纯相陶瓷烧结助剂
纯相陶瓷烧结助剂
纯相陶瓷烧结助剂，也被称为助烧剂，是在陶瓷烧结过程中加入的用于促进烧结致密化的氧化物或非氧化物。
由于纯陶瓷材料有时很难烧结，所以在性能允许的前提下，常常添加一些烧结助剂以降低烧结温度。
这可以降低能耗，使烧结成本降低。
根据烧结助剂作用机理的差异，SiC烧结可以分为固相烧结和液相烧结。
在固相烧结中，一种常见的助剂体系是Al-B-C-B4C。
此外，研究还发现，如十二烷基苯磺酸钠、氢氧化钠以及NaA分子筛残渣等添加剂均有助于提高支撑体的气体渗透性、抗弯强度和耐热震性。
特别是添加NaA分子筛残渣这种烧结助剂，制备出的碳化硅多孔陶瓷表现出优良的各项性能：气体渗透率高达1300 m³/(m²·h·kPa)，强度可达27 MPa，且具有良好的抗热震性能。
还有一种具有三元层状的Y3Si2C2材料，该材料可作为碳化硅陶瓷新型的烧结助剂，其具有低温液相存在和高温相分解的特性，能起到促进碳化硅陶瓷高温烧结过程中晶粒重排和晶界处重结晶的效果。
合适的烧结助剂能有效降低烧结温度，增强陶瓷材料的致密性，提高其性能表现。
烧结助剂
几种常用的低温烧结复合助剂在实际生产中，单一助剂往往不能同时满足其烧结和机电性能的要求，一般情况下单一助剂在降低烧结温度的同时会导致陶瓷性能的降低，因此，采用多种不同助剂组成的复合添加剂要比单独使用其中一种助剂更为常见。
在选配复合助剂时一般要遵循以下原则:(1) 不同助剂之间应具有协同促进烧结的作用，多种助剂复合添加与单一助剂相比可以更好的降低烧成温度;(2) 不同助剂之间最好不发生反应，否则会减弱或抵消其促烧作用;(3) 不同助剂之间可以起到相互补充的作用，一种助烧剂在促进烧结的同时对材料性能产生的不利影响可以由另一种助剂进行弥补，故一般根据烧结助剂的作用往往选择将可以降低烧结温度的助剂与可以改善烧结体显微组织结构和烧结性能的其他助剂搭配使用。
在具体选用不同助剂组成复合助剂的时候，一般形成低共熔体系的添加剂主要以玻璃形成体如SiO2为主，辅以玻璃中间体Al2O3、BeO、ZnO 等和玻璃调整体MgO、Li2O、BaO、CaO、Sr2O 等形成MgO-Al2O3-SiO2( MAS) ，CaO-Al2O3-SiO2( CAS) ，Li2O-Al2O3-SiO2( LAS) 等系统。
对于高纯氧化铝陶瓷，通常都选用MgO 作为基本的烧结助剂进行添加，但是MgO 的高温挥发性会使陶瓷表面产生大的晶粒。
由于稀土元素添加剂可以在添加量极低的情况下很大程度地减小氧化铝的晶界长大速率，现在多采用MgO 和La2O3或Y2O3等复合的形式加入到氧化铝陶瓷中。
目前，比较常用的复合助剂主要有CaO-MgO-SiO2体系、MnO2-TiO2-MgO 体系以及CuO-SiO2体系。
1 CaO-MgO-SiO2体系采用这一体系的烧结助剂，可在1500 ～ 1550 ℃左右合成氧化铝基陶瓷。
薄占满等的研究表明体系中MgO 对氧化铝陶瓷的细晶显微结构起了重要作用，MgO 在烧结中能维持CaO/SiO2比，即维持烧结系统中的液相量，并有尖晶石、镁铝硅酸盐、铝硅酸盐、铝酸盐等多种第二相晶体生成，对晶界移动具有钉扎作用，它们有效地抑制了晶粒的生长; 同时引入了少量的La2O3、Sm2O3等稀土氧化物，使Al2O3陶瓷的烧结温度下降大约30 ℃，其表面显微结构也有所改善，这主要是由于La2O3和Sm2O3为网络变性离子，能够分解熔体网络而促进烧结。
烧结剂对耐火材料的影响
水玻璃结合剂(water glass binder)一种无机材料的胶结剂。
又称泡花碱。
在工业上呗广泛用作无机材料胶结剂，在耐火材料工业作为结合剂用相当广泛，也广泛用于造纸及纺织等工业。
添加剂对耐火材料烧结的影响在固相烧结时，少量的添加剂（烧结助剂）可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加；在液相烧结时，添加剂能够改变液相的性质（如粘度、组成等），因而能起促进烧结的作用。
添加剂的作用可能在于以下几个方面。
形成固溶体。
当添加物与烧结物形成固溶体时，可以增加晶格缺陷，活化晶格，从而促进烧结。
一般来说，他们之间形成有限置换固溶体更有助于促进烧结。
添加剂离子的电价、半径与主晶格离子的电价、半径相差越大，晶格畸变程序也越大，促进烧结的作用也越明显。
如Al2O3烧结时，加入3%的Cr2O3形成连续固溶体可在1860℃烧结，而加入1%~2%只需在1600℃左右就能致密化。
阻止晶型转变。
有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大的体积效应，这就难以实现烧结致密化，并容易引起坯体开裂。
这时若能选用适宜的添加剂加以抑制，即可促进烧结。
ZrO2烧结时添加一定量的CaO、MgO就属这一机理。
约在1200℃，m- ZrO2转变为t- ZrO2，并伴有约10%的体积收缩，使制品稳定性变坏。
引入电价比Zr4+低的Ca2+（或Mg2+），可形成稳定的立方萤石结构的固溶体。
这样，既防止了制品的开裂，又增加了晶体中缺陷浓度，使烧结加快。
抑制晶粒长大。
烧结后期晶粒长大，对促进烧结致密化有重要作用。
但若二次再结晶或间断性晶粒长大过快，会使晶粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微结构。
这时，可通过加入能抑制晶粒异常长大的添加剂来促进烧结。
在烧结透明Al2O3制品时，为抑制二次再结晶，消除晶界上的气孔，一般加入MgO或MgF2，高温下形成镁铝尖晶石包裹在Al2O3晶粒表面，抑制了晶界迁移的速度，并促使气孔的排出，对促进坯体的烧结具有显著的作用。
烧结助剂
烧结助剂烧结助剂又称助烧剂，陶瓷烧结过程中加入的促进烧结致密化的氧化物或非氧化物。
加入烧结助剂的作用(1)与烧结物形成固溶体当烧结助剂能与烧结物形成固溶体时，将使晶格畸变而得到活化。
故可降低烧结温度，使扩散和烧结速度增大，这对于形成缺位型或填隙型固溶体尤为强烈。
因此，对于扩散机理起控制作用的高温氧化物烧结过程，选择与烧结物阳离子半径相近但电价不同的烧结助剂以形成缺位型固溶体；或是选用半径较小的阳离子以形成填隙型固溶体通常会有助于烧结。
(2)阻止晶型转变有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大体积效应，这就会使烧结致密化发生困难，并容易引起坯体开裂。
这时若能选用适宜的烧结助剂加以抑制，即可促进烧结。
ZrO2烧结时添加一定量的CaO、MgO就属于这一机理。
在1200℃左右，稳定的单斜ZrO2转变成四方ZrO z并伴有约10%的体积收缩，使制品稳定性变坏。
引入电价比Zr4+低的Ca2+(或Mg抖)，可形成立方型的Zr1-x Ca x O2稳定固溶体。
这样既防止了制品开裂，又增加了晶体中空位浓度使烧结加速。
(3)抑制晶粒长大由于烧结后期晶粒长大，对烧结致密化有重要作用。
但若二次再结晶或间断性晶粒长大过快，又会因晶粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微织构。
这时，可通过加入能抑制晶粒异常长大的烧结助剂，来促进致密化进程。
例如上面提及的在Al2O3中加入少量MgO就有这种作用。
此时，MgO与Al2O3形成的镁铝尖晶石分布于Al2O3颗粒之间，抑制了晶粒长大，并促使气孔的排除，因而可能获得充分致密的透明氧化铝多晶体。
但应指出，由于晶粒成长与烧结的关系较为复杂，正常的晶粒长大是有益的，要抑制的只是二次再结晶引起的异常晶粒长大。
因此，并不是能抑制晶粒长大的烧结助剂都会有助于烧结。
(4)产生液相烧结时若有适宜的液相，往往会大大促进颗粒重排和传质过程。
烧结助剂的另一作用机理，就在于能在较低温度下产生液相以促进烧结。
初级烧结工理论考试题库(含答案)
初级烧结工理论考试题库（含答案）一、选择题（每题2分，共40分）1. 烧结过程是将粉末冶金材料的粉末进行（）处理，使其具有一定的物理和力学性能。
A. 热压B. 热处理C. 烧结D. 热加工答案：C2. 下列哪种材料不适用于烧结工艺？（）A. 钢B. 铜及铜合金C. 铝及铝合金D. 橡胶答案：D3. 烧结过程中，烧结炉的气氛主要有以下几种（）A. 氧化气氛B. 还原气氛C. 中性气氛D. 所有以上选项答案：D4. 以下哪种烧结方法不属于粉末冶金烧结方法？（）A. 常压烧结B. 真空烧结C. 等静压烧结D. 水泥压力机烧结答案：D5. 烧结工在操作过程中，应遵循以下哪个原则？（）A. 安全第一B. 效率优先C. 质量为主D. 成本控制答案：A6. 下列哪种物质不是烧结助剂？（）A. 氧化铝B. 硼酸C. 碳酸钙D. 氧化铁答案：D7. 烧结工在操作过程中，以下哪个操作是不正确的？（）A. 定期检查设备运行情况B. 随意更改烧结工艺参数C. 严格按照操作规程进行操作D. 发现异常情况及时上报答案：B8. 以下哪个因素不会影响烧结质量？（）A. 烧结温度B. 烧结时间C. 烧结气氛D. 烧结炉的清洁度答案：D9. 烧结过程中，以下哪个阶段对烧结质量影响最大？（）A. 烧结初期B. 烧结中期C. 烧结后期D. 烧结全过程答案：D10. 以下哪个设备不是烧结过程中常用的？（）A. 烧结炉B. 真空泵C. 等静压机D. 水泥压力机答案：D二、填空题（每题2分，共30分）11. 烧结过程中，烧结炉的气氛主要有氧化气氛、还原气氛和________气氛。
答案：中性12. 烧结工在操作过程中，应遵循安全第一、预防为主、________、________的原则。
答案：综合治理；科学管理13. 烧结过程中，烧结温度、烧结时间和________是影响烧结质量的主要因素。
答案：烧结气氛14. 烧结工在操作过程中，要定期检查设备运行情况，发现异常情况及时________。
碳酸锂烧结助剂
碳酸锂烧结助剂全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳酸锂烧结助剂是一种在陶瓷烧结过程中起到助剂作用的物质，其主要成分为碳酸锂。
在陶瓷行业中，烧结过程是非常重要的一环，是实现陶瓷制品良好质量和性能的关键步骤之一。
碳酸锂烧结助剂的使用能够改善烧结过程中的物理和化学性质，提高烧结温度和燃烧速度，从而达到提高产品质量和减少生产成本的目的。
碳酸锂烧结助剂对陶瓷制品的性能有着重要的影响。
通过优化烧结过程，可以使得陶瓷制品的性能得到改善，包括硬度、抗压强度、抗腐蚀性等方面。
碳酸锂烧结助剂的使用可以调整陶瓷制品的物化性能，提高其耐磨性、耐冲击性和耐高温性能，使得陶瓷制品的使用寿命得到延长，能够满足不同领域的需求。
碳酸锂烧结助剂还可以减少生产成本，提高生产效率。
通过优化烧结过程，可以降低原料的用量和产品的废品率，减少生产中的能源消耗和化学品使用，降低生产成本，提高生产效率，从而增加企业的竞争力和盈利能力。
碳酸锂烧结助剂在陶瓷行业中具有重要的作用，能够提高产品质量和性能，减少生产成本，提高生产效率，是陶瓷制品生产过程中不可缺少的一种助剂。
随着科技的不断发展和进步，碳酸锂烧结助剂的应用范围将会不断扩大，为陶瓷行业的发展和进步提供有力支持。
希望在未来的发展中，碳酸锂烧结助剂能够发挥更大的作用，为陶瓷制品的生产和改进贡献更多的力量。
【仅供参考】。
第二篇示例：碳酸锂烧结助剂是一种常用的烧结助剂，用于提高陶瓷、建筑材料等矿石的烧结性能。
碳酸锂是一种无机盐，具有优良的烧结特性，能够促进颗粒间的结合，提高材料的密实度和力学性能，使其具有更高的抗压强度和耐磨性。
在制备陶瓷、建筑材料等产品时，添加适量的碳酸锂烧结助剂可以有效提高材料的烧结效率，降低生产成本，提高产品质量。
碳酸锂烧结助剂的主要功能有以下几个方面：1. 表面活性碳酸锂烧结助剂能够增加颗粒之间的表面能，使颗粒吸附的水分能够更好地蒸发，促进颗粒间的结合，提高材料的密实度和力学性能。
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几种常用的低温烧结复合助剂
在实际生产中，单一助剂往往不能同时满足其烧结和机电性能的要求，一般情况下单一助剂在降低烧结温度的同时会导致陶瓷性能的降低，因此，采用多种不同助剂组成的复合添加剂要比单独使用其中一种助剂更为常见。
在选配复合助剂时一般要遵循以下原则:
(1) 不同助剂之间应具有协同促进烧结的作用，多种助剂复合添加与单一助剂相比可以更好的降低烧成温度;
(2) 不同助剂之间最好不发生反应，否则会减弱或抵消其促烧作用;
(3) 不同助剂之间可以起到相互补充的作用，一种助烧剂在促进烧结的同时对材料性能产生的不利影响可以由另一种助剂进行弥补，故一般根据烧结助剂的作用往往选择将可以降低烧结温度的助剂与可以改善烧结体显微组织结构和烧结性能的其他助剂搭配使用。
在具体选用不同助剂组成复合助剂的时候，一般形成低共熔体系的添加剂主要以玻璃形成体如SiO2为主，辅以玻璃中间体Al2O3、BeO、ZnO 等和玻璃调整体MgO、Li2O、BaO、CaO、Sr2O 等形成MgO-Al2O3-SiO2( MAS) ，CaO-Al2O3-SiO2( CAS) ，
Li2O-Al2O3-SiO2( LAS) 等系统。
对于高纯氧化铝陶瓷，通常都选用MgO 作为基本的烧结助剂进行添加，但是MgO 的高温挥发性会使陶瓷表面产生大的晶粒。
由于稀土元素添加剂可以在添加量极低的情况下很大程度地减小氧化铝的晶界长大速率，现在多采用MgO 和La2O3或Y2O3等复合的形式加入到氧化铝陶瓷中。
目前，比较常用的复合助剂主要有CaO-MgO-SiO2体系、MnO2-TiO2-MgO 体系以及CuO-SiO2体系。
1 CaO-MgO-SiO2体系
采用这一体系的烧结助剂，可在1500 ～ 1550 ℃左右合成氧化铝基陶瓷。
薄占满等的研究表明体系中MgO 对氧化铝陶瓷的细晶显微结构起了重要作用，MgO 在烧结中能维持CaO/SiO2比，即维持烧结系统中的液相量，并有尖晶石、镁铝硅酸盐、铝硅酸盐、铝酸盐等多种第二相晶体生成，对晶界移动具有钉扎作用，它们有效地抑制了晶粒的生长; 同时引入了少量的La2O3、Sm2O3等稀土氧化物，使Al2O3陶瓷的烧结温度下降大约30 ℃，其表面显微结构也有所改善，这主要是由于La2O3和Sm2O3为网络变性离子，能够分解熔体网络而促进烧结。
史国普等用CaO-MgO-SiO2玻璃和TiO2为烧结助剂，在1450 ℃下实现了氧化铝陶瓷的致密烧结，其相对密度随两种烧结助剂含量的增加先升高后降低，当CaO-MgO-SiO2玻璃含量为3%、TiO2含量为1%时，氧化铝陶瓷的相对密度达98．25%，并计算出液相烧结激活能为113．4 kJ /mol，表明扩散控制了烧结过程。
吴义权等在α-Al2O3中加入CaO-Al2O3-SiO2添加剂在1550 ℃下无压烧结制备出原位生长棒晶自增
韧氧化铝陶瓷，由于液相烧结过程中发生异向生长的条件是晶粒受界面反应速率控制，因此这里扩散不是主要控制条件。
2 MnO2-TiO2-MgO 体系
黄丽芳的研究表明: 用注浆成型方法，通过加入MnO2-TiO2-MgO 复相添加剂，在1300℃下可以获得相对密度为95%的氧化铝陶瓷，其中MnO2可以促进烧结，而MgO起到了显微结构稳定剂的作用，在MnO2和 MgO含量一定的情况下，加入少量TiO2可使氧化铝烧结获得良好的力学性能，再加入过量的TiO2反而使强度降低。
在MnO2-TiO2-MgO 复相添加剂中继续引入SiO2，当引入0.5%的SiO2时试样弯曲强度比相同条件下没有添加SiO2升高104.58MPa(53.95%) ，而SiO2的加入量到3%时弯曲强度又较加入0.5% 时有所降低，对洛氏硬度也有着相同的作用规律，可见SiO2对促进氧化铝陶瓷的烧结、弯曲强度和洛氏硬度的提高有非常显著的影响。
3 CuO-TiO2体系
这一体系助剂具有良好的低温烧结特性，刘于昌等研究了CuO-TiO2和CuO-TiO2
/SiO2两个添加剂系统对氧化铝陶瓷烧结性能和显微结构的影响，结果表明: 当掺入CuO-TiO2时，添加剂系统以形成液相的形式促进氧化铝烧结，添加剂含量的增加有助于氧化铝陶瓷的致密化，当CuO∶ TiO2为1∶ 2添加量为2 wt%的时侯，在1300 ℃就能在无压烧结情况下达到99%的相对密度，并通过烧结动力学研究得到氧化铝样品的激活能为25．2 kJ /mol，表明可能是铝离子和氧离子的扩散过程控制了氧化铝陶瓷的烧结。
在此添加剂中继续掺入SiO2后，在1400℃时生成了各向异性晶粒，可以改善其断裂韧性。
为了揭示复合助剂的烧结机理，王焕平等分别固定CuO 和TiO2的含量，改变另一种的添加量，结果表明: 在1150 ～ 1200 ℃时，TiO2固溶入Al2O3生成Al2Ti7O15相，并生成大量正离子空位提高了扩散系数，从而以固相反应烧结的作用机理促进了氧化铝陶瓷的致密化; 添加适量的CuO 可将TiO2在Al2O3中的固溶温度降低到1100 ℃以下，并以液相润湿作用促进氧化铝陶瓷的致密烧结。