《陶瓷材料》课件.ppt

§8－3 液相参与的烧结 一、特点和类型 定义： 对比：液相烧结与固相烧结 共同点：推动力、 过 程 异 点 ： 影响液相烧结的因素： 液相烧结类型 类型 条 件 液 相 数 量 烧结模型 传质方式 ?LS900 0.01mol%～ 双球 扩散 C=0 0.5mol% ?LS900 少 Kingery 溶解-沉淀 C0 多 LSW I II 液相烧结类型 二、流动传质 1、粘性流动(粘性蠕变传质) (1) 定义： dv/dx 剪应力f 牛顿型 宾汉型 剪应力f 塑流型 对比： 粘性蠕变 扩散传质 相同点 在应力作用下，由 空位的定向流动而 引起。 整排原子沿应力方向 移动。 一个质点的迁移 区别点 (2) 粘性蠕变速率 烧结宏观粘度系数 因为一般无机材料烧结时， 宏观粘度系数的数量级为108～109dpa.S 粘性蠕变传质起决定作用的仅限于路程为0.01～0.1?m量级的扩散，即通常限于晶界区域或位错区域。 (3) 有液相参与的粘性蠕变 初期动力学方程：(Frankel双球模型) 高温下粘性蠕变两个阶段： A：接触面增大，颗粒粘结直至气孔封闭； B：封闭气孔粘性压紧，残留气孔缩小 颈部增长公式： 由颗粒中心距逼近而引起的收缩： 适 用 初 期 麦肯基粘性流动坯体内的收缩方程：(近似法) 孤立气孔 适用全过程 总结：影响粘性流动传质的三参数 实线：表示由式 计算结果。 虚线：表示由式 计算结果。 2、塑性流动(L少) 剪应力f 塑流型 讨论： (1)、屈服值 f? ? d?/dt ?； (2)、 f=0时，属粘性流动，是牛顿型； (3)、 当[ ]?0， d?/dt ?0，此时即为终点密度； (4)、 为达到致密烧结，应选择最小的r、?和较大的?。 三、溶解－沉淀传质 液相多 固相在液相内有显著的可溶性 液体润湿固相 2、推动力：表面能 ? 颗粒之间形成的毛细管力。 实验结果：0.1～1?m的颗粒中间充满硅酸盐液相，其?P = 1.23～12.3MPa。 ? 毛细管力造成的烧结推动力很大!! 1、条件： 3、传质过程 第一阶段：T? ，出现足够量液相，固相颗粒在?P 作用下重新 排列，颗粒堆积更紧密； 接触点处高的局部应力 ? 塑性变形和蠕变? 颗粒进一步重排。 第二阶段： 颗粒被液相薄膜隔开形成“桥” 第三阶段：小颗粒接触点处被溶解 液相传质 较大颗粒或 自由表面沉积 晶粒长大 形状变化 ＋ 不断重排 而致密化 第四阶段：若L－S不完全润湿，形成固体骨架的再结晶和晶粒 长大。 A 第一阶段：颗粒重排 线性收缩关系式： 1+x：约大于1，因为烧结进 行时，被包裹的小尺寸 气孔减小，毛细管力?。 液相数量直接决定重排对密度的影响。 L少：颗粒重排但不足以消除气孔； L多：颗粒重排并明显降低气孔率。 30 20 10 0 10 20 30 40 烧结时液相体积(%) 总气孔率(%) 。 。 。 。 。 。 。 其它影响因素：固-液二面角 固-液润湿性 ,润湿性愈差，对致密化愈不利。 B 第三阶段： 根据液相数量多少 Kingery模型：颗粒在接触点溶解到自由 表面沉积。 L S W 模型：小晶粒溶解到大晶粒处沉淀。 原理： 接触点处和小晶粒的溶解度 自由表面或大颗粒 ? 两个部位产生化学位梯度 ? 物质迁移。 Kingery模型： 当T、r一定： 影响因素： 时间 颗粒的起始粒度 溶解度 润湿性 液相数量 烧结温度。