四种工艺原理及影响.pdfVIP

一、烧结

1.原理

宏观解释烧结：在高温下（低于熔点），陶瓷生坯固体颗粒的相互

键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，

其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧

结体。

微观解释烧结：固态中分子（或原子）间存在互相吸引，通过加热使

质点获得足够的能量进行迁移，使粉末体产生颗粒黏结，产生强度并

导致致密化和再结晶。

烧结的定义是把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人

们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材

料等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多

晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。

2、分析其影响及其参数

（1）总述烧结对磁性材料的影响：

烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状

和分布。无机材料的性能不仅与材料组成（化学组成与矿物组成）有

关，还与材料的显微结构有密切的关系。

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烧结过程使压坯发生一系列的物理化学变化。首无是粉末颗粒表

面吸附气体（包括水汽）的排除，有机物的蒸发与挥发，应力的消除，

粉末颗粒表面氧化物的还原，变形粉末颗粒的回复和再晶。接着是原

子的扩傲，物质的迁移，颗粒之间的按触由机械接触转化为物理化学

接触，形成金属键或共价键的结合。接触面扩大，出现烧结颈和烧结

颈长大，密度提高，晶粒长大等。烧结可粗略地分为固相烧结和液相

烧结，两种烧结有许多共同的特征。

（系烧结水磁体由主相（NdFeB）、富Nd相和富B

NdFeB

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相组成的（NdFeB）。主相熔点约为1185℃，而富Nd相的熔点为

1.144

655℃（平衡态），NdFeB系磁体的烧结温度一般为1080℃左右。

在烧结温度下，合金系由固态的主相和熔化了的富Nd相组成。在某

一温度下，同时存在固相和液相的烧结称为液相烧结。Nd－Fe－B系

永磁体固相之间的烧结即是固相烧结。）

（2）烧结导致的收缩和致密化的起因：

粉末压结体的孔隙率大，表面积大，表面能大，同时有晶格畸变

能，使粉末压结体处于高能状态。从能量牧态来看，它是不稳定的，

具有自发地烧结与粘结成一个致密体的倾向和驱动力。因此在一定温

度条件下，即动力学条件允许的情况下，粉末颗粒之间的接触将由点

到面，以便减少表面积和表面能，并随接触面积的扩大其结果是烧结

体的收缩和致密化。

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（3）就液相烧结过程影响的分析

三个阶段：1液相生成与液相的流动；2溶解与析出；3固

相烧结。这三个阶段役有明显的界限，而是相互重叠交叉的。

在液相烧结时，当液相数量不足时，部分的固态粉末颗粒之

间直接触，而成为固相烧结。固相烧结过程可用双球模型作定性描述。

在烧结过程中，固相晶粒要逐步地长大，其长大机制为：一方面

是细小的颗粒溶解于液相中．尔后通过液相扩散、析出，在大颗粒表

面上沉淀．使颗粒长大。另一方面是通过固相晶粒边界迁移使烧结体

致密化可用致密化系数a描述，a=(d－d/d－d）x100%其中d、

烧压理压烧

d、d表烧结体、压结体、致密体理论密度。液相烧结三个阶段致

压理

密化系

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