陶瓷烧结工艺
陶瓷工艺学第十四讲 烧结2
2 塑性流动
塑性流动：当坯体中液相含量很少时，高温下流动 传质不能看成是纯牛顿型流动，而是同于塑性流动 型。
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为了尽可能达到致密烧结，应选择最小的颗粒原始半 径r，液体粘度η和较大的液-气表面张力γ。
问题二：液相为什么加强了致密化过程？
➢增强颗粒重排：摩擦力便小 ➢增强物质输运：对于固相烧结，Dgb和晶界宽度 决定了物质输运的速率，而对于液相烧结，溶解 度DL和液相桥的宽度决定了物质输运的速率。
问题三：液相的来源 ➢添加剂 ➢添加剂与固相颗粒形成低共熔相（相图）
问题四：液相量
➢一般为5Vol％，较少可以达到10Vol％，一般不 可以充填满颗粒之间的空隙。而传统陶瓷可以达 到25～35%，基本上可以填满空隙，这个烧结就 类似于玻璃粉的烧结，直接玻璃化就可以了 （Vitrifiaction）。
在固态烧结中也存在塑性流动。在烧结早期，表面 张力较大，塑性流动可以靠位错的运动来实现；而 烧结后期，在低应力作用下靠空位自扩散而形成粘 性蠕变，高温下发生的蠕变是以位错的滑移或攀移 来完成的、塑性流动机理目前应用在热压烧结的动 力学过程是很成功的。
三、溶解-沉淀传质机理
1、溶解-沉淀传质概念
在有固液两相的烧结中，当固相在液相中有可溶性，这时烧 结传质过程就由部分固相溶解而在另一部分固相上沉积．直 至晶粒长大和获得致密的烧结体。
➢缺点：液相最后会在晶界上形成新相，劣化材料 性能，如高温力学性能；尺寸控制较难；开裂和 塌陷。
液态烧结特点
➢传质机理和液相量有关； ➢传质过程和液相的性质有关； ➢与固-液润湿性有关； ➢与固相在液相的溶解度有关。
3d打印陶瓷排胶烧结技术
3d打印陶瓷排胶烧结技术
3D打印陶瓷排胶烧结技术是一种利用3D打印技术制造陶瓷制品的工艺。
该技术通常包括以下步骤：
1. 原料准备：选择合适的陶瓷粉末作为原料，并进行粉末预处理，如筛选、干燥等。
2. 设计与建模：使用计算机辅助设计（CAD）软件进行设计，并生成3D模型。
3. 打印：将设计好的3D模型导入到3D打印机中，通过控制打印头的运动和喷嘴的喷射，逐层将陶瓷粉末粘结在一起，形成所需的形状。
4. 排胶：打印完成后，将制造的陶瓷模型从打印机中取出，并进行排胶处理。
这一步主要是将模型表面的支撑结构或多余的材料去除。
5. 烧结：将排胶后的陶瓷模型放入烧结炉中进行烧结。
烧结过程中，陶瓷粉末颗粒之间发生结合，形成致密的陶瓷材料。
6. 补充烧结：对于一些复杂的陶瓷制品，可能需要进行多次烧结，以获得更高的密度和强度。
通过3D打印陶瓷排胶烧结技术，可以实现复杂形状的陶瓷制品的快速制造，并且可以根据需要进行个性化定制。
这种技术在陶瓷制品的设计与生产中具有广泛的应用前景，可以应用于陶瓷工艺、建
筑装饰、生物医学领域等。
09陶瓷烧结工艺
第22章陶瓷烧结工艺烧结温度T s和熔融温度T m之间的关系有一定的规律：z金属粉末T s=(0.3~0.4)T m，z盐类T s=0.57T m，z硅酸盐(0.6~0.8)T m。
§22.1 固相烧结22.1.1 烧结驱动力z烧结致密化的驱动力是固气界面消除所造成的表面积减少和表面自由能降低，以及新的能量更低的固-固界面的形成所导致的烧结过程中自由能发生的变化。
z细小的陶瓷颗粒，不仅有利于可塑性成型的制造过程，它所产生的表面能在烧成时也成为有利于致密化的推动力。
22.1.2 烧结模型z1949年库钦斯基(Kukansky)提出等径球体作为粉末压块的模型，随烧结的进行，球体的接触点开始形成颈部并逐渐扩大，最后烧结成一个整体。
z由于颈部所处环境和几何条件基本相同，因此只需确定两个颗粒形成颈的生长速率就基本代表了整个烧结初期的动力学关系。
22.1.3 传质机理一、蒸发—凝聚z在高温过程中，由于颗粒表面曲率的不同，必然在系统的不同部位有不同的蒸气压，在蒸气压差的作用下，存在一种传质趋势。
图22-1 蒸发—凝聚烧结的起始阶段z可以观察到，烧结初期的烧结速率随t的1/3次方而变化，随烧结的进行，颈部生长很快就停止了。
可以认为这种传质过程用延长烧结时间不能达到促进烧结的效果。
z除了时间因素．在蒸发-凝聚过程中，起始颗粒尺寸及蒸气压也是影响接触颈部生长速率的重要因素。
起始颗粒尺寸越小，烧结速率越大。
提高温度有利于提高蒸气压，因而对烧结有利。
z对微米级的颗粒尺寸，气相传质要求蒸气压的数量级为10-4~10-5大气压，这高于氧化物或类似材料在烧结时的蒸气压，如Al2O3在1200℃时的蒸气压只有10-46大气压，因而这种传质方式在一般陶瓷材料的烧结中并不多见。
二、扩散过程z对大多数高温蒸气压低的固体材料，物质的传递可能更容易通过固态过程产生；颈部区域和颗粒表面之间的自由能或化学势之差，提供了固态传质可以利用的驱动力。
氧化钆陶瓷烧结
氧化钆陶瓷烧结
氧化钆（Gd2O3）陶瓷是一种重要的稀土功能材料，其烧结过程是通过高温处理使粉体状的氧化钆原料形成致密、均匀且具有一定微观结构特征的陶瓷体。
具体工艺流程大致如下：
1. 原料制备：首先需要获取高纯度的氧化钆粉末，可以通过化学方法如溶胶-凝胶法、共沉淀法或热分解法等制备。
2. 成型：将氧化钆粉末与适当的添加剂（如粘合剂、造孔剂等）混合，通过模压、注浆、干压等方式制成所需形状的生坯。
3. 预烧：在较低温度下进行初步烧结，去除有机物和水分，稳定晶相结构，改善生坯性能。
4. 精细研磨：预烧后的物料可能需要进一步研磨细化以提高其烧结活性和最终产品的密度及性能。
5. 终烧结：在较高的温度（通常在1700℃至2000℃之间）和特定气氛（如真空、还原性或氧化性气氛）中进行长
时间保温，促使颗粒间的扩散作用增强，实现充分的致密化烧结。
6. 后处理：烧结完成后，根据实际应用需求，可能还需要进行冷却处理、精加工（如切割、打磨、抛光等）、表面改性等后续步骤。
氧化钆陶瓷具有优良的电学、光学、磁学以及耐高温性能，在电子元器件、催化剂载体、核反应堆控制材料等领域有着广泛应用。
烧结过程中需严格控制升温速率、烧结温度、保温时间以及气氛条件等因素，以获得性能优异的氧化钆陶瓷产品。
7-陶瓷烧结-2
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新型烧结方法
微波烧结 放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering） 自蔓延高温合成
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1.3 烧结与固相反应的区别
晶界能取代了表面能，这是烧结后多晶材料稳定存在的原因。
粉体颗粒尺寸很小－－比表面积大－－表面能高 烧结是一个自发的不可逆过程，系统表面能降低是
推动烧结进行的基本动力。
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对于N个半径为a的球形颗粒的lmol粉体，
式中：M为分子重量，ρ为颗粒比重，Vm是摩尔体积。而颗粒系 统的总表面积SA为
能。 v烧结的应用领域：
陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高温材料等
烧结体特征： 烧结体一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。
烧结直接影响显微结构中晶粒尺寸和分布、气孔大小形状和分布及 晶界的体积分数等。 v烧结依赖因素：
扩散、相变、固相反应等
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1 烧结概述
1.1 烧结理论研究的历史 烧结理论研究的过去、现在和未来。
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2.1.2 烧结过程的模型示意
¨ 一般烧结过程，总伴随有气孔率降低，颗粒总表 面积减少，表面自由能减少及与其相联系的晶粒 长大等变化，可根据其变化特点来划分烧结阶段， 包括初期阶段、烧结中期、烧结后期。
图3-4 粉状成型体的烧结过程示意
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（1）初期阶段（a～b）
2.2 烧结推动力
烧结过程伴随着体系自由能的降低。促使自 由能降低的驱动力具体可分为下述三类： 1 烧结颗粒表面能提供的驱动力 2外加压力（如热压烧结时）所作的功 3 烧结中化学反应提供的驱动力
烧结陶瓷砂生产工艺流程
烧结陶瓷砂生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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陶瓷金属化烧结
陶瓷金属化烧结近年来，陶瓷金属化烧结技术因其独特的功能和应用优势，成为了材料科学领域的热点研究方向之一。
本文将从材料的定义、陶瓷金属化烧结的原理和优劣、应用领域等方面对该技术进行探讨。
一、材料定义材料是指可以被制成各种器件、零件、构件和结构体的物质。
与传统的金属材料相比，陶瓷材料具有硬度大、抗磨性能好、抗腐蚀性能好、绝缘性能良好、耐高温性能好等优点，因此广泛应用于各个领域。
陶瓷金属化烧结技术是将陶瓷材料与金属材料进行烧结，使其在材料界面处产生化学反应，形成金属化层，从而实现陶瓷材料与金属材料的牢固结合。
其原理主要包括以下几个方面：1、介质氧化还原反应金属氧化物和还原态金属之间存在着明显的氧化还原反应。
在烧结过程中，金属氧化物和金属可以互相转化，从而使其在材料界面处形成金属化层。
2、金属间化合物的形成3、金属溶解金属在陶瓷内部溶解并在材料界面处重新沉积，从而在材料界面处形成金属化层。
溶解和沉积过程主要取决于金属和陶瓷的物理化学性质。
优点：1、陶瓷金属化烧结制备的复合材料具有较高的综合力学性能，如高强度、高韧性、高耐磨性等。
2、陶瓷金属化烧结能够实现陶瓷和金属材料的无缝结合，可以消除不同材料间的界面应力，从而提高材料的使用寿命。
劣势：1、陶瓷金属化烧结制备工艺复杂，需要考虑材料的化学组成、烧结温度和时间等多个因素。
2、陶瓷金属化烧结制备的复合材料成本较高，需要消耗大量的能源和人力。
四、应用领域陶瓷金属化烧结技术广泛应用于制备新型材料和高性能零件。
在高速铁路、航空航天、汽车工业、电力行业等领域，陶瓷金属化烧结材料被广泛应用于机械配件制造、轴承制造、气缸内壁涂层、高压电气绝缘体等方面。
总之，陶瓷金属化烧结技术的出现，为新材料研究和应用开辟了新的道路。
随着技术的不断发展，陶瓷金属化烧结将在更多的领域得到应用，并发挥更加重要的作用。
新型陶瓷材料烧结工艺技术创新
新型陶瓷材料烧结工艺技术创新一、新型陶瓷材料概述新型陶瓷材料是指采用先进的制备技术和烧结工艺，具有优异的机械性能、热稳定性、耐腐蚀性和电绝缘性等特性的陶瓷材料。
这些材料在现代工业中有着广泛的应用，如航空航天、电子器件、生物医学等领域。
随着科技的进步，新型陶瓷材料的研究和开发已成为材料科学领域的一个重要分支。
1.1 新型陶瓷材料的种类新型陶瓷材料的种类繁多，包括但不限于以下几种：- 纳米陶瓷：具有纳米级晶粒尺寸的陶瓷，展现出优异的机械强度和韧性。
- 功能陶瓷：具有特殊电学、磁学或光学性能的陶瓷，如压电陶瓷、铁电陶瓷和光导纤维。
- 结构陶瓷：具有高强度、高硬度和高耐磨性的陶瓷，常用于制造机械零件和工具。
- 生物陶瓷：具有良好生物相容性的陶瓷，可用于人工骨骼和牙科修复材料。
1.2 新型陶瓷材料的应用领域新型陶瓷材料因其独特的性能，在多个领域中发挥着重要作用：- 航空航天：用于制造飞机发动机的热障涂层、涡轮叶片和航天器的隔热材料。
- 电子器件：作为集成电路的基板材料，以及传感器和执行器的关键部件。
- 生物医学：用于制造人工关节、牙科植入物和药物输送系统。
- 能源领域：在燃料电池和太阳能电池中作为电解质材料。
二、烧结工艺在新型陶瓷材料制备中的作用烧结工艺是将陶瓷粉末通过高温加热转变为致密固体的过程，是新型陶瓷材料制备的关键步骤。
烧结不仅影响材料的微观结构，还直接关系到材料的宏观性能。
2.1 烧结工艺的分类烧结工艺主要分为以下几种类型：- 常规烧结：在大气环境下，通过加热粉末至一定温度，使其发生固相反应，形成致密体。
- 热压烧结：在高温和压力的共同作用下，促进粉末的致密化过程。
- 微波烧结：利用微波能量加热粉末，实现快速烧结。
- 放电等离子烧结：在等离子体环境中进行烧结，以获得更优异的材料性能。
2.2 烧结工艺对材料性能的影响烧结工艺对新型陶瓷材料的性能有着决定性的影响：- 微观结构：烧结温度、时间、气氛等参数会影响晶粒的生长和相变，从而影响材料的微观结构。
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陶瓷烧结工艺
陶瓷烧结是一种将陶瓷粉末通过高温加热，使其颗粒之间发生结合并形成固体陶瓷体的工艺。
烧结的目的是消除粉末之间的孔隙，提高陶瓷的密实度、硬度、强度和耐磨性。
陶瓷烧结工艺主要包括以下几个步骤：
1. 制备陶瓷粉末：选择合适的原料，经过研磨、筛分等处理，将原料粉末制备成所需的颗粒大小和形状。
2. 造型成型：将陶瓷粉末与所需的添加剂混合均匀，然后使用成型方法将混合物制备成所需形状的陶瓷坯体。
常用的成型方法包括注塑成型、压制成型、挤出成型等。
3. 烧结过程：将陶瓷坯体放入烧结炉中，通过高温加热使其逐渐烧结成固体陶瓷。
烧结温度和时间根据陶瓷材料的性质和要求进行调控。
在烧结过程中，陶瓷粉末颗粒之间发生结合，形成致密的陶瓷体，同时消除孔隙。
4. 冷却处理：烧结完成后，将烧结好的陶瓷体从炉中取出，并进行冷却处理。
冷却过程需要慢慢降温，以免陶瓷材料因快速冷却引起应力过大而破裂。
5. 后续处理：根据需要，可以对已烧结的陶瓷体进行后续处理，如磨削、抛光、涂层等，以改善陶瓷产品的表面光洁度、功能特性等。
陶瓷烧结工艺的选择和优化对于陶瓷制品的品质和性能至关重要。
通过合理的烧结工艺，可以获得具有优异力学性能、耐热性、耐腐蚀性和电性能等特点的陶瓷制品。