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1、第三节第三节 液相参与的烧结液相参与的烧结2021/6/71液相烧结：v凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。v液相烧结与固相烧结的异同点：液相烧结与固相烧结的异同点：v相相同同点点：烧烧结结的的推推动动力力都都是是表表面面能能，烧烧结结过过程程都都是由是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成等阶段组成v不不同同点点：由由于于流流动动传传质质比比扩扩散散传传质质快快，因因而而液液相相烧烧结结致致密密化化速速率率高高，可可使使坯坯体体在在比比固固态态烧烧结结温温度度低低得得多多的的情情况况下下获获得得致致密密的的烧烧结结体体；影影响
2、响液液相相烧烧结结的的因因素素比比固固相相烧烧结结更更为为复复杂杂，为为定定量量研研究究带带来来困难。困难。2021/6/72液液相相烧烧结结的的类类型型：据据液液相相数数量量与与性性质可分为两类三种情况：质可分为两类三种情况：类类型型条件条件液相数量液相数量烧结模型烧结模型传质方式传质方式Q QLS LS 9090C=0C=00.010.5mol%0.010.5mol%双球双球扩散扩散Q QLS LS 900C0多多LSWLSW* * * * 表表9-1 9-1 液相烧结类型液相烧结类型2021/6/73一. 流动传质： 1. 1. 粘性流动：粘性流动：机理机理( (原因原因) )：由由于于
3、高高温温下下粘粘性性液液体体( (熔熔融融体体) )出出现现牛牛顿顿型型流流动动而而产生的传质称为产生的传质称为粘性流动传质粘性流动传质( (或粘性蠕变传质或粘性蠕变传质) )。在在固固态态烧烧结结中中，晶晶体体内内的的晶晶格格空空位位在在应应力力作作用用下下，由空位的定向流动引起的形变称为由空位的定向流动引起的形变称为粘性蠕变粘性蠕变粘粘性性蠕蠕变变与与扩扩散散传传质质的的区区别别：粘粘性性蠕蠕变变是是在在应应力力作作用用下下，整整排排原原子子沿沿着着应应力力方方向向移移动动，而而扩扩散散传传质仅是一个质点的迁移质仅是一个质点的迁移2021/6/74v粘粘性性蠕蠕变变通通过过粘粘度度系系数数
4、()()把把粘粘性性蠕蠕变变速速率率()()与应力与应力()()联系起来联系起来 ， 又又v粘性蠕变产生区域：粘性蠕变产生区域：晶界区域、位错区域晶界区域、位错区域2021/6/75动力学关系：动力学关系：v烧结模型：双球模型烧结模型：双球模型( (中心距缩短中心距缩短) )v颈部增长公式：颈部增长公式：v体收缩：体收缩： v麦麦肯肯基基导导出出适适合合粘粘性性流流动动传传质质全全过过程程的的烧烧结结速速率率公公式：式：相对密度，即体积密度相对密度，即体积密度d/d/理论密度理论密度d d0 0v决决定定烧烧结结速速率率的的三三个个主主要要参参数数：颗颗粒粒起起始始粒粒径径r r、粘度粘度、表
5、面张力。、表面张力。2021/6/76 2. 2. 塑性流动塑性流动当当坯坯体体中中液液相相含含量量很很少少时时，高高温温下下流流动动传传质质不不能能看看成成是是纯纯牛牛顿顿型型流流动动，而而是是塑塑性性流流动动在固态烧结中也存在塑性流动在固态烧结中也存在塑性流动2021/6/77二. 溶解-沉淀传质v1. 条件：条件：显著的液相量显著的液相量固相在液相内有显著的可溶性固相在液相内有显著的可溶性液相润湿固相液相润湿固相v2. 原因原因(推动力推动力)：颗粒的表面能，表现：颗粒的表面能，表现为毛细管力为毛细管力v3. 过程：颗粒重排和溶解沉淀传质过程：颗粒重排和溶解沉淀传质2021/6/78v颗
6、粒重排：颗粒重排：颗颗粒粒在在毛毛细细管管力力作作用用下下，通通过过粘粘性性流流动动或或在在一一些些颗颗粒粒间间接接触触点点上上由由于于局局部部应应力力的的作作用用而而重重新新排列，使堆积更致密。排列，使堆积更致密。致致密密化化速速率率与与粘粘性性流流动动相相应应，线线收收缩缩与与时时间间呈呈线性关系：线性关系：坯体变化：烧结收缩率达坯体变化：烧结收缩率达60%以上以上2021/6/79溶解溶解- -沉淀传质：沉淀传质：v据液相量不同分两种情况：据液相量不同分两种情况：1.1.颗粒在接触点处溶解到自由表面上沉积颗粒在接触点处溶解到自由表面上沉积2.2.小晶粒溶解至大晶粒处沉淀小晶粒溶解至大晶粒
7、处沉淀原原理理：由由于于颗颗粒粒接接触触点点处处( (或或小小晶晶粒粒) )在在液液相相中中的的溶溶解解度度大大于于自自由由表表面面( (或或大大晶晶粒粒) )处处的溶解度的溶解度v线收缩：线收缩： 当当T T，r r一定时，一定时，2021/6/710v4. 4. 影响因素：影响因素：v颗粒起始粒度颗粒起始粒度v粉末特性粉末特性( (溶解度、润湿性溶解度、润湿性) )v液相数量液相数量v烧结温度烧结温度2021/6/711三. 不同烧结及传质机理比较v1. 固相烧结与液相烧结的异同点： 相同点：v烧结的推动力都是表面能v烧结过程都包括颗粒接触、聚集、重排，气孔填充、排出和晶粒生长等阶段 不同
8、点：v液相烧结比固相烧结传质速率高，因而液相烧结致密化速率比固相烧结快，可以在更低的温度下使坯体烧结成致密体v液相烧结的研究比固相烧结复杂。因为液相烧结速率与液相量、对固相润湿程度及固相在液相中的溶解度等诸多因素有关。2021/6/712v2.2.各种传质综合比较：各种传质综合比较：传质方式传质方式蒸发蒸发-凝聚凝聚扩散扩散流动流动溶解溶解-沉淀沉淀原因原因压力差压力差 P空位浓度差空位浓度差 C应力应力-应变应变溶解度溶解度 C条件条件 P101Par10m 空位浓度空位浓度rf1.可观的液相量可观的液相量2.固相在液相中溶解固相在液相中溶解度大度大3.固固-液润湿液润湿特点特点1.凸面蒸发
9、凸面蒸发-凹面凝聚凹面凝聚2. L/L=01.空位与结构空位与结构基元相对扩散基元相对扩散2.中心距缩短中心距缩短1.流动同时引流动同时引起颗粒重排起颗粒重排2. 致密致密化速率最高化速率最高1.接触点溶解到平面接触点溶解到平面上沉积上沉积,小晶粒处溶小晶粒处溶解到大晶粒处沉积解到大晶粒处沉积2.传质同时又是晶粒传质同时又是晶粒生长过程生长过程公式公式工艺控制工艺控制温度温度(蒸汽压蒸汽压)粒度粒度温度温度(扩散系数扩散系数)粒度粒度粘度粘度粒度粒度粒度粒度 温度温度(溶解度溶解度)粘度粘度 液相数量液相数量表表9-2 各种传质产生原因、条件、特点等综合比较表各种传质产生原因、条件、特点等综合比较表2021/6/713部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
