陶瓷烧结过程.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,陶瓷烧结过程,烧结的驱动力,粉体表面能与界面能的差,传质过程,扩散传质,溶解析出传质,蒸发凝聚传质,粘性流动,烧结过程,粉体颗粒间的粘接、致密化,晶粒长大,晶界相,影响烧结的因素,温度、气氛、压力,粉体活性,烧结助剂,烧结方法,常压烧结,热压烧结,热等静压烧结,电弧等离子放电烧结,微波烧结,自蔓延烧结,常压烧结,在大气环境下，仅通过加热使陶瓷烧结的方法。,用于制备氧化物陶瓷,烧成制度：各阶段温度点、升温速度、保温时间、降温速度,裸烧、匣钵,窑炉类型,间歇式：,箱式电炉,钟罩窑、梭式窑,连续式：,推板窑、辊道窑,隧道窑,电炉发热体,马弗炉：金属合金丝（,1100C,）,硅碳棒，,SiC,（,1400C,）,硅钼棒，,MoSi2,（,1700C,）,氧化锆，（,2000C,）,钟罩窑、梭式窑,辊道窑、推板窑,隧道窑,促进烧结的方法,高密度、高均匀性的成形体,烧结助剂,产生低温液相,形成固溶体,钉扎界面，抑制晶粒生长,真空烧结、气氛烧结,真空电阻炉：钨丝或石墨发热体（,2000,、,2300C,、可高真空、可通惰性保护气体,N2,、,Ar,）,管式气氛炉：电热丝、硅碳、硅钼,非氧化物陶瓷烧结,氮化硅陶瓷的无压烧结,氮化硅无熔点、高温分解（,1900C,）,能形成液相的氧化物烧结助剂（,Y2O3-Al2O3,MgO-Al2O3-SiO2,）,采用,氮化硅为原料，,1420C,相变为,相，有利烧结，且该,相为柱状晶，力学性能好。,埋粉（,Si3N4,：,BN,：,MgO=5:4:1,）抑制氮化硅分解,氮化硅的气压烧结,（,Gas Pressure Sintering GPS,）,为了抑制氮化物分解，在,N2,气压力,1-10MPa,高压下烧成对于氮化硅常压烧成温度要低于,1800C,，而气压烧结温度可提高到,2100-2390C,。,热压烧结（,Hot Pressing,HP,）,加热的同时施加机械压力，增加烧结驱动力，促进烧结,粘性流动,塑性变形,晶界滑移,颗粒重排,一般采用石墨模具，表面涂覆氮化硼，防止反应,热等静压,（,Hot Isostatic Pressing,HIP,）,以高压气体作为压力介质作用于陶瓷材料（包封的粉体和素坯，或烧结体），使其在高温环境下受到等静压而达到高致密化,一般用玻璃封装,HIP,的特点：,降低烧成温度、缩短烧成时间,减少或不用烧结助剂,提高陶瓷性能及可靠性,便于制造复杂形状产品,埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解,真空电阻炉：钨丝或石墨发热体（2000、2300C、可高真空、可通惰性保护气体N2、Ar）,粉体颗粒间的粘接、致密化,降低烧成温度、缩短烧成时间,硅碳棒，SiC（1400C）,真空电阻炉：钨丝或石墨发热体（2000、2300C、可高真空、可通惰性保护气体N2、Ar）,对于氮化硅常压烧成温度要低于1800C，而气压烧结温度可提高到2100-2390C。,为了抑制氮化物分解，在N2气压力1-10MPa高压下烧成。,热压烧结（Hot Pressing,HP）,热压烧结（Hot Pressing,HP）,微波吸收材料（损耗介质）：,降低烧成温度、缩短烧成时间,对模具或样品直接施加大脉冲电流，通过热效应或其他场效应，使试样烧结,微波烧结,利用微波与材料的相互作用，其介电损耗导致陶瓷坯体自身发热而烧结,加热快,整体均匀加热,无热惯性，烧成周期短,可实现局部加热修复等,能效高,无热源污染,材料与微波的相互作用,微波透过材料（无吸收）：石英玻璃、云母、聚四氟乙烯,微波反射材料：金属,微波吸收材料（损耗介质）：,低温吸收小，高于某温度急剧增加：,Al2O3,、,MgO,、,ZrO2,、,Si3N4,等,室温就高吸收：,CaCO3,、,Fe2O3,、,Cr2O3,、,SiC,等,材料与微波的相互作用,吸收功率：,穿透深度：,升温速率：,放电等离子烧结,（Spark Plasma Sintering,SPS,）,对模具或样品直接施加大脉冲电流，通过热效应或其他场效应，使试样烧结,压力,500t,，脉冲电流,25kA,数分钟完成陶瓷烧结,放电等离子烧结原理,降低烧成温度、缩短烧成时间,微波透过材料（无吸收）：石英玻璃、云母、聚四氟乙烯,热压烧结（Hot Pressing,HP）,粉体表面能与界面能的差,对模具或样品直接施加大脉冲电流，通过热效应或其他场效应，使试样烧结,为了抑制氮化物分解，在N2气压力1-10MPa高压下烧成。,对于氮化硅常压烧成温度要低于1800C，而气压烧结温度可提高到2100-2390C。,加热的同时施加机械压力，增加烧结驱动力，促进烧结,以高压气体作为压力介质作用于陶瓷材料（包封的粉体和素坯，或烧结体），使其在高温环境下受到等静压而达到高致密化,放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）,降低烧成温度、缩短烧成时间,埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解,硅碳棒，SiC（1400C）,真空电阻炉：钨丝或石墨发热体（2000、2300C、可高真空、可通惰性保护气体N2、Ar）,氧化锆，（2000C）,钉扎界面，抑制晶粒生长,埋粉（Si3N4：BN：MgO=5:4:1）抑制氮化硅分解,对模具或样品直接施加大脉冲电流，通过热效应或其他场效应，使试样烧结,其他烧结方法,自蔓延烧结：,SHS,合成,+,压力,谢谢观看！,