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长春理工大学材料科学与工程学院教案 第十一章 烧结 【教学目的】了解烧结的定义及分类，固态烧结，液态烧结。掌握 各种状态下的烧结，特别是晶粒生长与二次再结晶对烧结产品的影 响。 【教学内容】烧结概念，固态烧结，液态烧结，晶粒生长与二次再 结晶，影响烧结的因素。 【教学重点】影响烧结的因素分析 【教学方法及手段】多媒体课件展示图、表 第一节 概述 一.烧结 烧结指一种或多种固体粉末经过成型在加热到一定温度后开始 收缩、致密化，在低于熔点的温度下形成致密、坚硬的整体。 1.烧结的宏观特征：体积收缩、致密度增加、强度增大。 烧结程度可由坯体烧结率、坯体收缩率、吸水率、气孔率、相 对密度等指标来衡量。 2.泰曼温度和烧结温度 泰曼温度指质点具有显著可动性的温度，是开始固相反应、开 始烧结的温度，。 烧结温度是指完成烧结的温度，一般依据对制品性能的具体要 长春理工大学材料科学与工程学院教案 求来确定。 3.烧结与熔融的区别 烧结是在低于固态物质熔融温度下进行的，且至少有一组元处 于固态；而熔融时全部组元都转变为液相。 4.烧结与固相反应的区别 烧结过程中，物料组成不发生变化；而固相反应产生新的产物， 产物的组成和结构与原反应物不同。 二.烧结推动力 烧结过程中，体系总表面能降低，晶界能取代部分表面能，这 是烧结的主要推动力。晶格缺陷的存在，使体系自由焓升高，也构 成了一部分烧结推动力。 一般用晶界能与表面能的比值来表征烧结的难易，比值越小， 烧结越容易。 第二节 固相烧结 一.颗粒重排过程 压制成型体中颗粒紧密接触，近程表面力起作用，通过黏附作 用使颗粒间形成接触颈部，在颈部表面产生张应力，在垂直于晶界 方向上出现压应力。在整个系统中，应力分布杂乱，必定存在局部 剪应力，从而造成颗粒重排。 二.固相烧结的传质理论 1.蒸发凝聚传质 长春理工大学材料科学与工程学院教案 P 2mσ 1 1 ln 2 ( − ) P dRT r2 r1 1 P弯 2mσ ln 0 P dRTr 平 弯 →P P 球 平 P颈 2mσ ln 0 P dRTr 平 颈 →P P 颈 平 P P P 球 平 颈 在同一温度下，球面饱和蒸汽压大于颈面，因此球面尚未饱和， 颈面早已饱和，球面不断蒸发，通过气相传递到颈面，颈面已过饱 和，造成凝聚。此传质特点是颗粒中心距不变，但强度升高。 传质推动力的具体形式为饱和蒸汽压差。 采用中心距不缩短的双球模型。由于物质迁移量等于颈部体积 增量，颈部体积增长速度等于颈部在此压差下的烧结速度，得出： 在温度及颗粒半径一定的条件下，x/rαt1/3；x/rαr-2/3 过分延长烧结时间，对蒸发凝聚传质的影响是很小的，因为随 时间的延长，饱和蒸汽压差减小，推动力减小。 烧结相物料粒度减小，传质速度增大； 温度升高，传质速度会显著增加。 2.扩散传质 −E 0