铁氧体生产工艺技术——铁氧体的烧结(一)

❖ 四、气孔与致密化的关系 ❖ 气孔生长与晶粒生长和致密化有关。所以气孔生长受
❖ 三、晶粒长大与二次再结晶 ❖ 二次再结晶是铁氧体常见的，二次再结晶的程度取决
于颗粒的大小。为了避免非连续成长，通常希望颗粒 均匀，坯件密度均匀。实践中发现，球磨时间过长， 在球磨中加入铁屑以及预烧料温度过高，烧结生温速 度过快等，也容易产生非连续的结晶长大。
《铁氧体生产工艺技术》
❖ 新课教学 ❖ §1.3 铁氧体烧结
❖ 复习——讲授——小结——作业布置
❖ 教学手段：
❖ 课堂讲授
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❖ 复习上次课重点： ❖ 烧结的概念，将成型好的坯件在常压或加压下，在空
气中（或保护气体中）高温（T＜T熔点＝加热，使颗 粒相互结合，排除颗粒间的气孔，提高材料的机械强 度，使之充分铁氧体化（充分固相反应）。
❖ 二、烧结过程分为烧结初期、烧结中期、烧结后期三 个阶段。不同颗粒接触时，物质将由小颗粒向大颗粒 传递，促使颗粒“粗化”，晶界移动对晶粒长大的贡 献取决于初始颗粒的尺寸比。
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❖ 课后小结：
❖ 一、烧结使颗粒间相互结合，提高强度，使之 充分铁氧体化。
❖ 二、烧结过程分烧结初期、烧结中期、烧结后 期。不同颗粒接触时，将由小颗粒向大颗粒传 递，促使颗粒粗化，晶界移动对晶粒长大的贡 献取决于初始颗粒的尺寸比
❖ 三、二次再结晶的程度取决于颗粒的大小。
❖ 作业布置：
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❖ 烧结过程结束后，烧结体的相对密度可达该材 料理论密度的95%以上，
❖ 在这个意义上说，烧结过程即是材料实现致密 化的过程。
❖ 同时，晶粒的平均尺寸增大（在高温加热时， 细粒晶体聚集体的平均晶 尺寸总是要增大的， 通常晶粒长大指无应变或近于无应变材料的平 均晶粒尺寸在热处理过程中连续增大而不改变 晶粒尺寸的分布情况）。
铁氧体的烧结（一）
《铁氧体生产工艺技术》
❖ 教学目标： ❖ 熟悉铁氧体烧结周期，了解烧结过程中晶粒生
长与烧结体致密化的关系。 ❖ 职业技能教学点： ❖ 1、烧结概念， ❖ 2、烧结的三个阶段及烧结推动力分析， ❖ 3、晶粒生长与二次再结晶现象。 ❖ 教学设计： ❖ 复习——讲授——小结——作业布置 ❖ 教学手段： ❖ 课堂讲授，以自备的金相图作教具
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❖ 复习上次课重点： ❖ 固相反应； ❖ 固相反应分析； ❖ 加速固相反应，缩短烧结周期（时间），需
考虑的有关因素； ❖ 添加剂的作用。
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§1、3 铁氧体烧结
一、概念 ❖ 烧结是将成型好的坯件，在常压或加压下， ❖ 在空气中或保护气体中， ❖ 高温（T＜T熔点）加热， ❖ 使颗粒之间互相结合（粘结），从而提高成型坯件的
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❖ 面移动速度由夹杂物迁移率控制；（3）很难移 动，以致界面从夹杂物上拉开。
❖ 陶瓷烧结过程中总是存在的第二相是残余的气 孔。
❖ 烧结初期，当界面曲率和界面驱动力高时，气 孔作为晶粒界面上的粒状夹杂物常被遗留在后 面，结果通常在晶粒中心观察到小气孔群；
❖ 烧结后期，界面迁移驱动力较低时，气孔则常 被界面牵着一起移动，逐渐聚集在晶粒角落上， 使晶粒长大变慢。
强度，排除颗粒之间的气孔，提高材料的强度，使之 充分铁氧体化。
❖ 烧结的推动力是颗粒的表面能，原料粉末颗粒越细， 表面积越大，烧结速度越快，晶界越多，物质迁移距 离越短，促使气孔扩散，致密化的速度越快。
《铁氧体生产工艺技术》
二、烧结阶段的划分及烧结推动力的分析
❖ 1、烧结过程 ❖ 根据烧结过程中气孔的状态、尺寸的收缩，过程划分
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❖ 永磁铁氧体的烧成中，在择优取向方面利用二次再 结晶是有益的，这种磁材的烧结要求获得高密度以 及高度择优取向，成型时通过强大的磁场作用可使 粉料颗粒达到相当大程度的取向，
❖ 3、第二相、气孔对晶粒生长的作用 ❖ 在烧结过程中晶粒生长常被少量第二相或气孔所抑
制，夹杂物的存在增大了晶粒界面移动所需的能量， 因而抑制了晶粒的长大 ❖ 夹杂物可能：（1）与界面一起移动，阻碍小；（2） 与界面一起移动，
❖ 预习 1.3，1.4
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第四讲 铁氧体的烧结（二）
❖ 教学目标：
❖ 了解烧结过程中气孔与致密化的关系，熟悉常用的烧 结技术。
❖ 职业技能教学点：
❖ 一、气孔与致密化的关系，
❖ 二、降低气孔率的措施，
❖ 三、常用的烧结技术：1、低温烧结，2、热压烧结，3、 气氛保护烧结。
❖ 教学设计：
为三个阶段： ❖ 升温阶段 ❖ 保温阶段 ❖ 降温阶段
《铁氧体生产工艺技术》
烧结温度曲线
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烧结窑炉
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烧结窑炉
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❖ 2、烧结推动力 ❖ （1）致密化与瓶颈形成的推动力与机制 ❖ 物质由曲率半径小处向曲率半径较大处传递，同一颗
粒内物质传递的结果导致所谓的颗粒“球化”；不同 颗粒接触时，物质将由小颗粒向大颗粒传递，促使颗 粒“粗化”。 ❖ （2）晶体生长的驱动力——界面能 ❖ 晶界移动对晶粒生长的贡献取决于初始的颗粒尺寸比。 ❖ 三、晶粒长大与二次再结晶现象 ❖ 1、晶粒生长与致密化的关系
❖ 因此说，晶粒生长并不是致密化过程的一个不 可分割的过程。
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❖ 2、二次再结晶 ❖ 二次再结晶又称异常或不连续的晶粒长大。通过二
次再结晶使少数较大的晶粒成核并长大，这种长大 是以消耗基本无应变的细晶粒基质来实现的。 ❖ 二次再结晶的程度取决于颗粒的大小， ❖ 过分的晶粒长大常常有害于机械性能，但对于某些 电性能和磁性能来说，较大的或较小的晶粒尺寸有 助于性能的改善。
❖ 这里有一个容易混淆的问题：是否术》
❖ 烧结初、中期表面扩散是最有可能的致密化及 粗化的物质传输途径或至少是其中之一，而烧 结后期只有晶界或体积扩散是可能的机制。
❖ 表面扩散传质可同时导致颗粒列阵的收缩和晶 粒生长，
❖ 并且传质过程对颗粒列阵收缩的贡献远大于晶 粒生长导致烧结重新启动（颗粒间二面角的重 新形成）所引起的收缩。