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固相烧结中颗粒团的影响 王超 陈少华‘ 中国科学院力学研究所 100190 摘要： 颗粒聚团“·21是田相烧结过程中普遍存在的一个现象，实验D1发现颗粒团的存在抑制了粉末烧结 系统的致密化，所以了解颗粒团的形成及对粉末烧结过程的影响就变得非常重要．由于颗粒聚 团是与颗粒尺度相关的现象，目前的实验还无法实时观察颗粒聚团过程以及颗粒团对烧结致密 化影响的动态过程。已有的实验¨’是通过事先制备好不同规格的颗粒团，然后加入粉末烧结系统 中来研究其影响，这样的实验无法真正反映颗粒聚团以及颗粒团逐渐长大的过程，也就无法研 究颗粒团在这个过程中对系统演变的影响．本文运用离散单元方法M1，充分发挥该方法在研究 颗粒尺度现象方面的先天优势，模拟颗粒团的形成和长大过程，并研究在此过程中颗粒团对系 统微结构演变的影响． 本文首先定义了颗粒团．当相互接触的两个颗粒问的距离小于一个门槛值时，就认为这两个颗 粒属于一个团，从系统中找出属于该团的所有颗粒，然后为了研究不同大小颗粒团的影响，用 一个截断半径来限制颗粒团的大小．颗粒团受到与之接触的其他颗粒的作用力，按照牛顿第二 定律计算颗粒团的加速度．齐考虑颗粒团内的颗粒之问的相互作用力，这用来模拟颗粒团自身 的演变．颗粒团内颗粒的加速度不仅由与其接触的颗粒的作用力导致，同时还包括颗粒团的加 速度． 本文模拟了二维颗粒系统的固相烧结过程，与相同材料的实验结果进行了比较，再现了颗粒聚 团的现象，并且发现颗粒团加速了系统的致密化．这是因为颗粒团在烧结力的作用下彼此接近， 使由于颗粒聚团导致的孔开始收缩．通过对一系列参数(系统平均配位敖．平均接触半径．接 触半径的分布和系统聚团度)的考察来说明这个结论． 本文通过对颗粒团的研究，深化了对烧结致密化过程的认识，这对于友展烧鲒理论和招导烧缝 实践都有重要意义． 关键词：固相烧结：离散单元模拟：聚团：致密化 参考文献： l IL REARRANGE瞪Ntl—SoLlD-STATESlm曼IK．kitschtlft Petzow，G．andE．Exner．PARTICLE 67(，)：611-611． Fur-kta“hnde．1976； 2 of RateOllPhaseandMicrostructural Palmcro，P．，eta1．，EffectHeating Evolution鼬fing PressurelessofaNanostructuredTransitionAlumina．InternatiOff1Journal Sintering of iedCeramic Appl Technology，2009；6(3)：420--430． 3 OFAGGLOMERATESTRENGTHONSINTERED Ciftci091u，M．，M．Akinc，andL．Burkhart，EFFECT 10 1082543977． ‘通讯作者：电话：+8682543960；传真：+86 电子邮件：￡h￡n§haQh坠§Z2鱼垫Q!墼il：￡Q堡(陈少华)． 国家自然科学基金10732050，．中国科学院重点项目(KJCX2-YW-M04)资助 123 DE骼l丁yF镰1rTnI^嗍且S ofthe C硝T^INI鹏^G6L0衄翼^11BS呼啪N船I盟S，腿liES．$ournal 妇ricanCeramic 70(1l》：C329-C334．