铁氧体生产工艺技术——铁氧体的烧结（一）.ppt

铁氧体的烧结（一） 教学目标： 熟悉铁氧体烧结周期，了解烧结过程中晶粒生长与烧结体致密化的关系。 职业技能教学点： 1、烧结概念， 2、烧结的三个阶段及烧结推动力分析， 3、晶粒生长与二次再结晶现象。 教学设计： 复习——讲授——小结——作业布置 教学手段： 课堂讲授，以自备的金相图作教具 复习上次课重点： 固相反应； 固相反应分析； 加速固相反应，缩短烧结周期（时间），需考虑的有关因素； 添加剂的作用。 §1、3 铁氧体烧结 一、概念 烧结是将成型好的坯件，在常压或加压下， 在空气中或保护气体中， 高温（T＜T熔点）加热， 使颗粒之间互相结合（粘结），从而提高成型坯件的强度，排除颗粒之间的气孔，提高材料的强度，使之充分铁氧体化。 烧结的推动力是颗粒的表面能，原料粉末颗粒越细，表面积越大，烧结速度越快，晶界越多，物质迁移距离越短，促使气孔扩散，致密化的速度越快。 二、烧结阶段的划分及烧结推动力的分析 1、烧结过程 根据烧结过程中气孔的状态、尺寸的收缩，过程划分为三个阶段： 升温阶段 保温阶段 降温阶段 烧结温度曲线 烧结窑炉 烧结窑炉 2、烧结推动力 （1）致密化与瓶颈形成的推动力与机制 物质由曲率半径小处向曲率半径较大处传递，同一颗粒内物质传递的结果导致所谓的颗粒“球化”；不同颗粒接触时，物质将由小颗粒向大颗粒传递，促使颗粒“粗化”。 （2）晶体生长的驱动力——界面能 晶界移动对晶粒生长的贡献取决于初始的颗粒尺寸比。 三、晶粒长大与二次再结晶现象 1、晶粒生长与致密化的关系 烧结过程结束后，烧结体的相对密度可达该材料理论密度的95%以上， 在这个意义上说，烧结过程即是材料实现致密化的过程。 同时，晶粒的平均尺寸增大（在高温加热时，细粒晶体聚集体的平均晶 尺寸总是要增大的，通常晶粒长大指无应变或近于无应变材料的平均晶粒尺寸在热处理过程中连续增大而不改变晶粒尺寸的分布情况）。 这里有一个容易混淆的问题：是否是由于晶粒长大的结果才导致了烧结体的致密化呢？ 烧结初、中期表面扩散是最有可能的致密化及粗化的物质传输途径或至少是其中之一，而烧结后期只有晶界或体积扩散是可能的机制。 表面扩散传质可同时导致颗粒列阵的收缩和晶粒生长， 并且传质过程对颗粒列阵收缩的贡献远大于晶粒生长导致烧结重新启动（颗粒间二面角的重新形成）所引起的收缩。 因此说，晶粒生长并不是致密化过程的一个不可分割的过程。 2、二次再结晶 二次再结晶又称异常或不连续的晶粒长大。通过二次再结晶使少数较大的晶粒成核并长大，这种长大是以消耗基本无应变的细晶粒基质来实现的。 二次再结晶的程度取决于颗粒的大小， 过分的晶粒长大常常有害于机械性能，但对于某些电性能和磁性能来说，较大的或较小的晶粒尺寸有助于性能的改善。 永磁铁氧体的烧成中，在择优取向方面利用二次再结晶是有益的，这种磁材的烧结要求获得高密度以及高度择优取向，成型时通过强大的磁场作用可使粉料颗粒达到相当大程度的取向， 3、第二相、气孔对晶粒生长的作用 在烧结过程中晶粒生长常被少量第二相或气孔所抑制，夹杂物的存在增大了晶粒界面移动所需的能量，因而抑制了晶粒的长大 夹杂物可能：（1）与界面一起移动，阻碍小；（2）与界面一起移动， 面移动速度由夹杂物迁移率控制；（3）很难移动，以致界面从夹杂物上拉开。 陶瓷烧结过程中总是存在的第二相是残余的气孔。 烧结初期，当界面曲率和界面驱动力高时，气孔作为晶粒界面上的粒状夹杂物常被遗留在后面，结果通常在晶粒中心观察到小气孔群； 烧结后期，界面迁移驱动力较低时，气孔则常被界面牵着一起移动，逐渐聚集在晶粒角落上，使晶粒长大变慢。 课后小结： 一、烧结使颗粒间相互结合，提高强度，使之充分铁氧体化。 二、烧结过程分烧结初期、烧结中期、烧结后期。不同颗粒接触时，将由小颗粒向大颗粒传递，促使颗粒粗化，晶界移动对晶粒长大的贡献取决于初始颗粒的尺寸比 三、二次再结晶的程度取决于颗粒的大小。 作业布置： 预习 1.3，1.4 第四讲 铁氧体的烧结（二） 教学目标： 了解烧结过程中气孔与致密化的关系，熟悉常用的烧结技术。 职业技能教学点： 一、气孔与致密化的关系， 二、降低气孔率的措施， 三、常用的烧结技术：1、低温烧结，2、热压烧结，3、气氛保护烧结。 教学设计： 复习——讲授——小结——作业布置 教学手段： 课堂讲授 复习上次课重点： 烧结的概念，将成型好的坯件在常压或加压下，在空气中（或保护气体中）高温（T＜T熔点＝加热，使颗粒相互结合，排除颗粒间的气孔，提高材料的机械强度，使之充分铁氧体化（充分固相反应）。 二、烧结过程分为烧结初期、烧结中期、烧结后期三个阶段。不同颗粒接触时，物质将由小颗粒向大颗粒传递，促使颗粒“粗化”，晶界移动对晶