當(dāng)前位置：無壓燒結(jié)的原理及過程
發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 22:36:00
無壓燒結(jié)的原理是：在無外界壓力條件下，將具有一定形狀的坯體放在一定溫度和氣氛條件下經(jīng)過物理化學(xué)過程變成致密、體積穩(wěn)定、具有一定性能的固結(jié)致密塊體的過程。無壓燒結(jié)是通過粉末顆粒間的黏結(jié)完成致密化過程，其驅(qū)動(dòng)力主要是孔隙表面自由能的降低。
因此，致密化過程也就是粉體壓制件（生坯）中孔表面積的減小過程，當(dāng)然也就是孔體積的減小過程。對于金屬粉體的壓制件，由于金屬顆粒在壓制過程中能產(chǎn)生變形，所以可以直接達(dá)到90%的致密度，此時(shí)需要除去的孔隙率已經(jīng)非常小了，只需要在一個(gè)很低的溫度下燒結(jié)一段時(shí)間就可以消除殘余的孔隙度并建立起共格晶界。燒結(jié)過程是否完成可以通過監(jiān)測樣品的硬度來判斷。當(dāng)金屬晶粒大于10nm時(shí)，硬度一開始會(huì)隨著燒結(jié)的進(jìn)行而增加，生坯建立起真實(shí)固體的微結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)硬度開始減小時(shí)，說明晶粒開始生長，再延長燒結(jié)已無意義。遺憾的是，對納米晶金屬，其燒結(jié)機(jī)理的研究還未見有文獻(xiàn)報(bào)道。
納米晶陶瓷能壓緊的程度遠(yuǎn)低于納米晶金屬，因此要使它們達(dá)到足夠的致密度需要進(jìn)行很好的燒結(jié)。所以，對納米晶陶瓷燒結(jié)過程的研究就要深入得多。燒結(jié)過程中納米晶陶瓷的致密化所遵循的規(guī)律與傳統(tǒng)陶瓷的燒結(jié)過程一般不同，致密化過程包括三個(gè)階段。
1.相鄰顆粒的接觸點(diǎn)上出現(xiàn)瓶頸生長。
2.陶瓷呈海綿狀結(jié)構(gòu)，管狀孔道形成巨大網(wǎng)絡(luò)，孔口一直開到陶瓷樣品的外表面上。隨著管狀孔收縮，其直徑越來越小，致密化不斷進(jìn)行，大部分的致密化就是在這一階段完成的。一旦這些孔的長徑比足夠大，它們就變得很不穩(wěn)定，從而斷開形成孤立的、封閉的球形孔。
因此，致密化過程也就是粉體壓制件（生坯）中孔表面積的減小過程，當(dāng)然也就是孔體積的減小過程。對于金屬粉體的壓制件，由于金屬顆粒在壓制過程中能產(chǎn)生變形，所以可以直接達(dá)到90%的致密度，此時(shí)需要除去的孔隙率已經(jīng)非常小了，只需要在一個(gè)很低的溫度下燒結(jié)一段時(shí)間就可以消除殘余的孔隙度并建立起共格晶界。燒結(jié)過程是否完成可以通過監(jiān)測樣品的硬度來判斷。當(dāng)金屬晶粒大于10nm時(shí)，硬度一開始會(huì)隨著燒結(jié)的進(jìn)行而增加，生坯建立起真實(shí)固體的微結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)硬度開始減小時(shí)，說明晶粒開始生長，再延長燒結(jié)已無意義。遺憾的是，對納米晶金屬，其燒結(jié)機(jī)理的研究還未見有文獻(xiàn)報(bào)道。
納米晶陶瓷能壓緊的程度遠(yuǎn)低于納米晶金屬，因此要使它們達(dá)到足夠的致密度需要進(jìn)行很好的燒結(jié)。所以，對納米晶陶瓷燒結(jié)過程的研究就要深入得多。燒結(jié)過程中納米晶陶瓷的致密化所遵循的規(guī)律與傳統(tǒng)陶瓷的燒結(jié)過程一般不同，致密化過程包括三個(gè)階段。
1.相鄰顆粒的接觸點(diǎn)上出現(xiàn)瓶頸生長。
2.陶瓷呈海綿狀結(jié)構(gòu)，管狀孔道形成巨大網(wǎng)絡(luò)，孔口一直開到陶瓷樣品的外表面上。隨著管狀孔收縮，其直徑越來越小，致密化不斷進(jìn)行，大部分的致密化就是在這一階段完成的。一旦這些孔的長徑比足夠大，它們就變得很不穩(wěn)定，從而斷開形成孤立的、封閉的球形孔。
3.封閉的孔消失，完成燒結(jié)過程的Z后階段。下圖為三個(gè)燒結(jié)階段的示意圖。
無錫市錢橋化工機(jī)械有限公司所生產(chǎn)的碳化硅換熱器設(shè)備均使用無壓燒結(jié)碳化硅。