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第九章 烧 结 1、解释下列名词 （1）烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。 烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程，烧成包括多种物理变化和化学 变化。烧成的含义包括的范围广，烧结只是烧成过程中的一个重要 部分。 （2）晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情 况下，连续增大的过程。 二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。 （3）固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与 气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。 液相烧结：有液相参加的烧结过程。 2、详细说明外加剂对烧结的影响? 答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元 移动而促进烧结； （2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结； （3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结； （4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结； （5）外加剂起扩大烧结范围的作用。 3、简述烧结过程的推动力是什么? 答：能量差，压力差，空位差。 4、说明影响烧结的因素？ 答：（1）粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒 在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速； （2）外加剂的作用。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促 进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等）， 促进烧结。 （3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难， 烧结温度越高。 （4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为 主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气 孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创 造体积扩散条件。 （5）气氛的影响：氧化，还原，中性。 （6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。  5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧 结？说明原因。 答：在扩散传质的烧结过程中，系统内不同部位（颈部、颗粒接触点、颗粒内部） 空位浓度不同，导致原子或质点由颗粒接触点向颈部迁移，填充到气孔中。因 此使坯体致密化的推动力是空位浓度差。对于扩散传质：（1）控制原料的起始 粒度非常重要，颗粒细小的原料可促进烧结，因为颈部增长速率 x/r 与原料起 始粒度 r 的 3/5 次方成反比；（2）温度对烧结过程有决定性作用，扩散系数与 温度呈指数关系，因此提高温度可加速烧结。 6、固相烧结与液相烧结的主要传质方式？固相烧结与液相烧结之间有何相同与不 同之处？ 答：固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质，液相烧结的主要传质 方式有溶解-沉淀传质和流动传质。固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推 动力都是表面能；烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长 等阶段组成。不同点是：由于流动传质比扩散传质速度快，因而致密化速率高； 固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关，液相 烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关。 7、氧化铝烧结到接近理论密度时，可使可见光几乎透过 100％，用它来装钠蒸气 （在超过大气压的压力下）作为路灯。为通过烧结实现这一点，请你列出研究 方案。 答：制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施是： （1）采用高纯氧化铝原料，Al2O399.9%，无杂质和玻璃相； （2）添加 0.1～0.5%MgO，在晶粒表面生成镁铝尖晶石，降低晶界移动速度， 抑制晶粒生长； （3）在氢气或真空中烧结，促进气孔扩散； （4）采用热压烧结，提高制品致密度。 8、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力，并比较两者之大小。 答：烧结推动力是粉状物料的表面能（γsv）大于多晶烧结体的晶界能（γgb），即 γsvγgb。生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差，使界面向晶界曲率半径小 的晶粒中心推进。烧结的推动力较大，约为 4~20J/g。晶粒生长的推动力较小， 约为 0.4~2J/g，因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。 9、99％A12O3 瓷的烧结实验测得在 1350℃烧结时间为 10min 时，收缩率 ΔL／L 为 4%；烧结时间为 45min，收缩率为 7.3%。试求这种氧化铝瓷烧结的主要传 质方式是哪一种？ 答：Al2O3 瓷烧结的主要传质方式是扩散传质。 10、烧结推动力是什么? 它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机 理?  解: 烧结的推动力从广义上讲是化学位移梯度，具体的是系统的表面能；主要以 流动传质，扩散传质，气象传质，溶解 - 沉淀方式推动物质迁移。其中：固 相烧结中传质机理：（1） 流动传质 （2） 扩散传质 （2） 气相传质。液 相烧结中的传质机理 （