影响烧结的因素
《影响烧结的因素》课件
烧结是将粉末冶金材料在高温下烧结成固体块状材料的方法。它是制造粉末 冶金构件的重要冶金材料在高温下烧结成固体块状材料的过程。 通过烧结，粉末材料之间的颗粒结合力得以增强，同时使材料得到致密、坚固的结构。
烧结的影响因素
粉末特性
形状、大小、密度和比表面 积等粉末特性会影响烧结效 果。
烧结条件
热处理时间、温度、气氛以 及热压力和热应力等烧结条 件也是影响因素。
辅助材料
助烧剂、润滑剂和变形剂等 辅助材料的应用也会影响烧 结效果。
应用举例
汽车零部件生产
烧结广泛应用于汽车零部件制 造中，如齿轮、齿条和制动系 统等。
电子元器件制造
通过烧结技术，电子元器件的 制造效率和可靠性得到提高， 如烧结陶瓷电容器和烧结金属 导电条等。
航空航天领域
烧结被广泛应用于航空航天领 域，如烧结陶瓷发动机部件和 高温合金制造等。
总结
烧结是一种重要的制造方法，通过控制粉末特性和烧结条件，可以获得理想的烧结效果。 烧结技术在各个领域都有广泛应用，为工业发展和产品创新提供了重要支持。
烧结的问题和解答
烧结的问题和解答第九章烧结1、解释下列名词（1）烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。
烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程，烧成包括多种物理变化和化学变化。
烧成的含义包括的范围广，烧结只是烧成过程中的一个重要部分。
（2）晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
（3）固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结：有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结；（2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结；（3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结；（4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结；（5）外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差，压力差，空位差。
4、说明影响烧结的因素？答：（1）粉末的粒度。
细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速；（2）外加剂的作用。
在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。
（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。
（4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。
（6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因。
固相烧结与液相烧结的影响因素
1以SiC 为例，分析影响液相烧结的因素及解决措施。
答：在液相烧结过程中，影响液相烧结的因素主要为以下几个方面：1、颗粒粒度与形状细颗粒有利于提高烧结致密化速度，便于获得高的最终烧结密度。
在颗粒重排阶段提高毛细管力便于固相颗粒在液相中移动(尽管会增加颗粒之间的摩擦力和固相颗粒之间的接触机会)。
在溶解-再析出阶段强化固相颗粒之间和固相/液相间的物质迁移加快烧结速度。
另外，细小晶粒的烧结组织有利于获得性能优异的烧结材料。
此外，颗粒重排阶段初期，颗粒形状影响毛细管力大小，形状复杂导致颗粒重排阻力增加，球形颗粒有利于颗粒重排，形状复杂的固相颗粒降低烧结组织的均匀性，综合力学性能较低在溶解-再析出阶段，颗粒形状的影响较小。
2、液相的影响[1]液相的粘度、表面张力、润湿性、数量等对烧结的影响。
液相的粘度愈低, 它们对固相的浸润愈好, 愈有利于烧结。
同时, 在一般情况下, 由于物质在液相中的扩散速度比在固相中快, 人们通常认为液相存在总是能促进烧结的, 但事实并非完全为人们所想像的那样。
在许多情况下液相存在反而阻碍烧结, 液相粘度降低和对固体浸润性能的改善并不一定总是有利于烧结的。
液相对烧结过程的作用主耍为两部分:首先是在液相毛细管力和由于表面曲率不同而引起的压力差的作用下所发生的固体颗粒重排过程，在这部分作用中, 液相对固相的浸润性能起重要作用。
其次为通过液相的重结晶过程。
润湿性液相对固相颗粒的表面润湿性好是液相烧结的重要条件之一，对致密化、合金组织与性能的影响极大。
润湿性由固相、液相的表面张力(比表面能)S γ、L γ以及两相的界面张力(界面能) SL γ所决定。
如图5—47所示：当液相润湿固相时，在接触点A 用杨氏方程表示平衡的热力学条件为cos S SL L γγγθ=+式中θ——湿润角或接触角。
完全润湿时，0θ=，cos SSL L γγγθ=+式变为S SL L γγγ=+；完全不润湿时，θ＞90，则S L L S γγγ≥+。
影响耐火材料烧结的因素
影响耐火材料烧结的因素指导老师：学院：能源科学与工程学院专业班级：热动姓名：学号：影响耐火材料烧结的因素耐火材料的烧结盟一个复杂的、受多种因素制约的过程。
影响烧结的主要因素包括原料的性质、添加剂、烧结温度和保温时间、烧成气氛以及坯体的成型方法和压力等。
一、原料的影响原料对烧结的影响分为内因和外因两个方面。
内因是物料的结晶化学特性，外因则主要体现为所用原料的颗粒组成。
物料晶体的晶格能是决定物料烧结和再结晶难易的重要参数。
晶格能大的晶体，结构较稳定，高温下质点的可移动性小，烧结困难。
晶体结构类型也是一个重要影响因素，物料阳离子的极性低，则其形成的化合物的晶体结构较稳定，必须在接近熔点的温度下才有显著缺陷，故该类化合物质点的可移动性小，不易烧结。
耐火材料中Al2O3 、MgO的晶格能高而极性低，故较难于烧结。
由微细晶粒组成的多晶体比单晶体易于烧结，因为在多晶体内含有许多晶界，此处是消除缺陷的主要地方，还可能是原子和离子扩散的快速通道。
离子晶体烧结时，正、负离子都必须扩散才能导致物质的传递和烧结。
其中扩散速率较慢的一种离子的扩散速率控制着烧结速度。
一般认为负离子的半径较大，扩散速率较慢，但对Al2O3 、Fe2O3的实验研究发现，O2-通过晶界提供的通道快速扩散，以致正离子Al3+、Fe3+的扩散比氧离子慢，成为烧结过程控速步骤。
晶体生长速度是影响烧结的另一个晶体化学特性。
例如MgO烧结时晶体生长很快，很容易长大至原始晶粒的1000～1500倍，但其密度只能达到理论值的60%～80%。
Al2O3 则不然，虽其晶粒长大仅50～100倍，却可达到理论密度的90%～95%，基本上达到充分烧结。
为使MgO材料密度提高，必须抑制晶粒长大的措施。
所用原料的粒度也是影响烧结致密化的重要因素，无论是固相烧结还是液相烧结，细颗粒均增加了烧结的推动力，缩短了粒子扩散的距离和提高了颗粒在液相中的溶解度而导致烧结过程的加速，有资料报道，MgO的原始粒度为20μm以上时，即使在1400℃长时间保温，仅能达到相对密度的70%而不能进一步致密化；当粒径在20μm以下时，温度为1400℃或粒径为1μm以下，在1000℃时，烧结速度很快；如果粒径在0.1μm以下时，其烧结速度与热压烧结相差无几。
催化剂烧结的原因
催化剂烧结的原因
催化剂烧结是指在高温下，催化剂颗粒之间发生结合，形成更大颗粒的过程。
这种现象在工业生产过程中经常出现，对于催化剂的活性和稳定性都会产生影响。
那么，催化剂烧结的原因是什么呢？
催化剂烧结的原因之一是催化剂颗粒之间的相互作用力。
在高温条件下，催化剂表面的活性位点会发生变化，使得催化剂颗粒之间的相互作用力增强。
这种相互作用力会导致催化剂颗粒之间结合在一起，形成更大颗粒的现象。
这种结合会导致催化剂的比表面积减小，从而影响催化剂的活性。
催化剂烧结的原因还可能与催化剂的成分和结构有关。
一些催化剂的成分可能会在高温下发生化学反应，导致催化剂颗粒之间的结合。
此外，催化剂的结构也会影响烧结的程度。
如果催化剂的结构不稳定或者存在缺陷，那么在高温条件下就容易发生烧结现象。
催化剂烧结的原因还可能与反应条件有关。
例如，反应器内部的流动状况、温度梯度等因素都会影响催化剂的烧结情况。
如果反应条件不稳定或者不合适，就容易导致催化剂的烧结现象发生。
为了避免催化剂烧结，可以采取一些措施。
首先，可以优化催化剂的成分和结构，使其在高温条件下更加稳定。
其次，可以控制好反应条件，避免出现不利于催化剂稳定的情况。
另外，定期清洗和更换催化剂也是防止烧结的有效方法。
总的来说，催化剂烧结是由多种因素共同作用导致的现象。
要想有效地防止烧结，就需要综合考虑催化剂的成分、结构、反应条件等因素，采取适当的措施进行处理。
只有这样，才能保证催化剂的活性和稳定性，提高工业生产的效率和质量。
第六章烧结(1)详解
2. 烧结过程的模型示意图 根据烧结性质随温度的变化，我们可以把
烧结过程用图2的模型来表示，以增强我们对 烧结过程的感性认识。
第六章 烧 结
第一节 概述 第二节 固相烧结 第三节 再结晶和晶粒长大 第四节 影响烧结的因素
1.1 概述
烧结过程是一门古老的工艺。现在，烧 结过程在许多工业部门得到广泛应用，如陶瓷、 耐火材料、粉末冶金、超高温材料等生产过程 中都含有烧结过程。
烧结的目的是把粉状材料转变为致密体。
材料的性能不仅与材料的组成有关，还与 材料的显微结构有密切关系，而烧结过程直接 影响材料的显微结构，如材料的晶粒尺寸和分 布，气孔尺寸及分布等。因此，了解粉末坯体 烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及其 影响因素对控制和改进材料的性能有着十分重 要的实际意义。
初期
中期
末期
图2 粉状成型体的烧结过程示意图
根据上面讨论，烧结过程可以分为三个阶段：烧结初 期、中期和后期。
烧结初期：
坯体中颗粒重排，接触处产生键合，空隙变形、缩小 （即大气孔消失），气孔的总体积迅速减小，但颗粒 之间仍以点接触为主，固-气总表面积没有变化。 烧结中期：
传质开始，粒界增大(颗粒间由点接触逐渐扩大为面接 触)，空隙进一步变形、缩小，但仍然连通，形如隧道。 烧结后期：
模型中是两个等径球体，随之烧结的进 行，质点通过传质等过程，各接触点开始形 成颈部，并逐渐扩大，最后烧结成一个整体， 由于各颈部所处的环境和几何条件相同，所 以只需确定两个颗粒形成颈部的成长速率就 基本代表了整个烧结初期的动力学关系。
陶瓷材料的烧结与晶粒生长
陶瓷材料的烧结与晶粒生长烧结和晶粒生长是陶瓷材料制备过程中非常重要的步骤。
通过烧结和晶粒生长的控制，可以改善材料的性能、提高其致密性和强度。
本文将就陶瓷材料的烧结和晶粒生长进行探讨，并介绍一些常见的烧结方法和晶粒生长机制。
1. 烧结方法烧结是指将陶瓷粉末在一定的温度和压力下进行加热处理，使粒子间发生相互结合和扩散，形成致密的块体材料。
常见的烧结方法有以下几种：（1）热压烧结：将陶瓷粉末放入模具中，在高温和高压的条件下进行烧结。
热压烧结可以获得致密的陶瓷材料，具有较高的强度和硬度。
（2）微波烧结：通过微波加热的方式进行烧结。
微波烧结的优点是加热速度快，能够在较短的时间内完成烧结过程，适用于一些高温敏感的材料。
（3）等离子体烧结：通过等离子体的作用，加快粒子之间的扩散和结合，从而实现快速烧结。
等离子体烧结可以得到致密度较高的陶瓷材料，并能够控制晶粒尺寸和分布。
2. 晶粒生长机制晶粒生长是指陶瓷材料在烧结过程中晶粒尺寸的增大。
晶粒尺寸的大小和分布对陶瓷材料的性能有着重要的影响。
常见的晶粒生长机制包括以下几种：（1）一维生长：晶粒沿着某个方向生长，呈现出棒状或柱状的形态。
一维生长机制适用于一些具有纤维状结构的陶瓷材料。
（2）表面扩散：晶粒表面发生扩散，并与周围的颗粒结合。
表面扩散是晶粒生长的主要机制之一，通过控制晶粒表面的扩散速率，可以调控晶粒尺寸和形态。
（3）体内扩散：晶粒内部的原子通过扩散运动，使晶粒尺寸增大。
体内扩散主要取决于材料的化学成分和温度条件。
3. 影响烧结和晶粒生长的因素烧结和晶粒生长受到多种因素的影响，下面介绍其中几个重要的因素：（1）温度：温度是烧结和晶粒生长的关键因素之一。
适当的温度可以促进晶粒的结合和生长，但过高的温度可能引起过烧，导致晶粒长大过快。
（2）压力：压力可以提高粒子的结合程度和致密性，对烧结效果有重要影响。
不同材料和形状的陶瓷，适宜的压力范围也有所不同。
（3）时间：烧结时间影响烧结程度和晶粒生长的速率。
烧结生产工艺改进思考
烧结生产工艺改进思考摘要：烧结生产的过程十分繁杂，且对技术具有较高要求，为了确保最终所呈现的工艺效果更加优质，且突出整体的作业品质，有关单位需要做好工艺的改进处理。
下面，主要分析影响烧结生产工艺的因素，并探索合理的改进技术，进而保证最终所呈现的烧结处理效果与新时期的发展需求更加契合。
关键词：烧结；生产工艺；改进前言：在全面开展烧结处理工艺期间，有关单位需要从技术改进与优化的视角展开深入的分析。
在掌握主要的影响因素之后，需要探寻更加合理的解决措施和方法。
进而保证最终所构建的工艺体系更加完整，且提高整体的实践效能，突出烧结工艺的综合质量。
一、影响烧结生产工艺的因素分析据了解，在烧结生产工艺过程当中，影响整体烧结质量的因素比较多样，其中焦炭产量的配比发挥着重要影响。
其次，在进行烧结作业的过程中，有关单位还需要进一步明确反料配比这一要素所发挥的影响，并结合实际的烧结作业要求，对反料配比的参数以及透气性的各项指标加以明确，否则的话将影响整体的消极实践质量。
同时，有关单位还需要从混合料的角度着手，就具体的影响加以分析，判定好具体的粒度关系，分析其与整个烧结工艺之间的相互关系，并探索合理的处理举措。
对混料中的水分含量加以优化，只有这样才能够保证最终所呈现的烧结处理效果更加的优质。
二、烧结生产工艺的改进分析（一）自动配料技术在烧结工艺方面，有关单位需要充分发挥自动配料这一技术工艺所具备的支撑作用[1]。
改变传统配料技术所存在的弊端和局限，进而保证最终所获得的配料结果更加精准，也能提高整体的配料实践效能。
一般在运用这一技术的过程中，需要根据具体的烧结工艺作业要求，备好一定数量的配合材料。
然后发挥先进技术设备的支撑作用，对其进行科学的配料处理。
在整个实践的过程中能够有效降低在人工方面的成本投入，也能够合理控制业为人工操作失误而造成的不良风险。
相较于以往的技术手段，该工艺所具备的时效性特征尤为显著，比较受到烧结工艺生产实践过程的推崇和应用，展现出独特的作用。
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(三)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 柞用；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 并影响制品的显微结构。这时，可通过加入能抑 制晶粒异常长为的添加物来促进致密化进程。
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 制晶粒长大的添加物都会有助于烧结。
三、气氛的影响
实际生产中常可以现，有些物料的烧结过程对 气体介质十分敏感。气氛不仅影响物料本身的烧 结,也会影响各添加物的效果。为此常需进行相应 的气氛控制。
气氛对烧结的影响是复杂的。同一种气体介质 对于不同物料的烧结，往往表现出不同的甚至相 反的效果，然而就作用机理而言，不外乎是物理 的和化学的两方面的作用。
值得指出，有关氧化、还原气氛对烧结影响的 实验资料，常会出现差异和矛盾。这通常是因为 实验条件不同，控制烧结速度的扩散质点种类不 同所引起。当烧结由正离子扩散控制时，氧化气 氛有利于正离子空位形成；对负离子扩散控制时， 还原气氛或较低的氧分压将导致O2－离子空位产 生并促进烧结。
但是气氛的作用有时综合而更为复杂的。
例如在Al2O3烧结中，通常加入少量Cr2O3或 TiO2促进烧结，就是因为Cr2O3与Al2O3中正离 子半径相近，能形成连续固溶体之故。当加入
TiO2时促进烧结温度可以更低，因为除了Ti4+ 离子与Cr3+大小相同，能与Al2O3固溶外，还 由于Ti4+离子与Al3+电价不同，置换后将伴随
有正离子空位产生，而且在高温下Ti4+可能转
活性氧化物通常是用其相应的盐类热分解制 成的。实践表明，采用不同形式的母盐以及 热分解条件，对所得氧化物活性有着重影响。
因此，合理选择分解温度很重要，一般说来对 于给定的物料有着一个最适宜的热分解温度。 温度过高会使结晶度增高、粒径变大、比表面 活性下降；温度过低则可能因残留有未分解的 母盐而妨碍颗粒的紧密充填和烧结。
变成半径较大的Ti3+从而加剧晶格畸变，使活
性更高；故能更有效地促进烧结。
相对烧结过程的扩散系数
图15 添加TiO2对Al2O3烧结时的扩散系数的影响
(二)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；这肘若能选用适宜的掭加物加 以抑制，即可促进烧结。
二、添加物的影响
实践证明，少量添加物常会明显地改变烧 结速度，但对其作用机理的了解还是不充分 的。许多试验表明，以下的作用是可能的。
(一)与烧结物形成固溶体
当添加物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 间隙型固溶体尤为强烈。
但是，在实际烧结过程中，除了上述这些直 接因素外，尚有许多间接的因素，例如通过 控制物料的晶体结构、晶界、粒界、颗粒堆 积状况和烧结气氛以及引入微量添加物等， 以改变烧结条件和物料活性，同样可以有效 地影响烧结速度。
一、物料活性的影响
烧结是基于在表面张力作用下的物质迁移 而实现的。因此可以通过降低物料粒度来 提高活性，但单纯依靠机械粉碎来提物料 分散度是有限度的，并且能量消耗也多。 于是开始发展用化学方法来提高物料活性 和加速烧结的工艺，即活性烧结。
对于BeO情况正好相反，水蒸气对BeO烧结是 十分有害的。因为BeO烧结主要按蒸发-冷凝机理 进行的，水蒸气的存在会抑制BeO的升华作用 BeO(s)+H2O(g)→ Be(OH)2(g)，后者较为稳定。
此外，工艺上为了兼顾烧结性和制品性能， 有时尚需在不同烧结阶段控制不同气氛。
四、压力的影响
外压对烧结的影响主要表现在两个方面：生坯 成型压力和烧结时的外加压力 (热压)。从烧结和 固相反应机理容易理解，成形压力增大，坯体中 颗粒堆积就较紧密、接触面积增大，烧结被加速。 与此相比，热压的作用是更为重要的。
如表1所示。
表1 不同烧结条件下MgO的烧结致密度表
烧结条件
普通烧结 热压烧结 热压烧结 活性热压烧结 活性热压烧结 活性热压烧结 活性热压烧结
热压压力 烧结温度 烧结时间 视比重 相当于理论 (kg／cm2) （℃） （小时） (g／cm2) 密度的%
-
1500
Hale Waihona Puke 494150
1300
4
3.37
96
(一)物理作用
在烧结后期，坯体中孤立闭气孔逐渐缩小， 压力增大，逐步抵消了作为烧结推动力的表而 张力作用，烧结趋于缓慢，使得在通常条件下 难于达到完全烧结。这时继续致密比除了由气 孔表面过剩空位的扩散外，闭气孔中的气体在 固体中的溶解和扩散等过程起着重要怍用。
(二)化学作用
主要表现在气体介质与烧结物之间的化学反 应。在氧气气氛中，由于氧被烧结物表面吸附 或发生化学作用，使晶体表面形成正离子缺位 型的非化学计量化合物，正离子空位增加，扩 散和烧结被加速，同时使闭气孔中的氧可能直 接进入晶格，并和O2－空位一样沿表面进行扩 散。故凡是正离子扩散起控制作用的烧结过程， 氧气氛和氧分压较高是有利的。
(四)产生液相
已经指出，烧结时若有适当的液相，往往会大 大促进颗粒重排和传质过程。添加物的另一作用 机理，就在于能在较低温度下产生液相以促进烧 结。液相的出现，可能是添加物本身熔点较低； 也可能与烧结物形成多元低共熔物。
但值得指出；能促进产生液相的添加物。并不 都会促进烧结。例如对Al2O3，即使是少量碱金属 氧化物也会严重阻碍其烧结。这方面的机理尚不 清楚。此外，尚应考虑到液相对制品的显微结构 及性能的可能影响。因此，合理选样添加物常是 个重要的课题。
第四节 影响烧结的因素
烧结温度
影
响
烧结时间
因
素
物料粒度
延长烧结时间一般都会不同程度地促使烧 结完成，但对粘性流动机理的烧结较为明显， 而对体积扩散和表面扩散机理影响较小。然 而在烧结后期，不合理地延长烧结时间，有 时会加剧二次再结晶作用，反而得不到充分 致密的制品。
减少物料颗粒度则总表面能增大因而会有 效加速烧结，这对于扩散和蒸发一冷凝机理 更为突出。