-液相烧结教材
第三节 液相参与的烧结 液相烧结： v凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。 v液相烧结与固相烧结的异同点： v相同点：烧结的推动力都是表面能，烧结过程都 是由颗粒重排、气孔充填和晶粒生长等阶段组成 v不同点：由于流动传质比扩散传质快，因而液相 烧结致密化速率高，可使坯体在比固态烧结温度 低得多的情况下获得致密的烧结体；影响液相烧 结的因素比固相烧结更为复杂，为定量研究带来 困难。 液相烧结的类型：据液相数量与性 质可分为两类三种情况： 类 型 条件液相数量烧结模型传质方式 QLS 90° C=0 0.010.5mol%双球扩散 QLS 0多LSW* * 表9-1 液相烧结类型 一. 流动传质： 1. 粘性流动： 机理(原因)： 由于高温下粘性液体(熔融体)出现牛顿型流动而 产生的传质称为粘性流动传质(或粘性蠕变传质) 。 在固态烧结中，晶体内的晶格空位在应力作用下 ，由空位的定向流动引起的形变称为粘性蠕变 粘性蠕变与扩散传质的区别：粘性蠕变是在应力 作用下，整排原子沿着应力方向移动，而扩散传 质仅是一个质点的迁移 v粘性蠕变通过粘度系数()把粘性蠕变速率() 与应力()联系起来 ， 又 v粘性蠕变产生区域：晶界区域、位错区域 动力学关系： v烧结模型：双球模型(中心距缩短) v颈部增长公式： v体收缩： v麦肯基导出适合粘性流动传质全过程的烧结速率公 式： 相对密度，即体积密度d/理论密度d0 v决定烧结速率的三个主要参数：颗粒起始粒径r、 粘度、表面张力。 2. 塑性流动 当坯体中液相含量很少时，高温下流动传 质不能看成是纯牛顿型流动，而是塑性流 动 在固态烧结中也存在塑性流动 二. 溶解-沉淀传质 v1. 条件： 显著的液相量 固相在液相内有显著的可溶性 液相润湿固相 v2. 原因(推动力)：颗粒的表面能，表现 为毛细管力 v3. 过程：颗粒重排和溶解沉淀传质 v颗粒重排： 颗粒在毛细管力作用下，通过粘性流动或在一 些颗粒间接触点上由于局部应力的作用而重新 排列，使堆积更致密。 致密化速率与粘性流动相应，线收缩与时间呈 线性关系： 坯体变化：烧结收缩率达60%以上 溶解-沉淀传质： v据液相量不同分两种情况： 1.颗粒在接触点处溶解到自由表面上沉积 2.小晶粒溶解至大晶粒处沉淀 原理：由于颗粒接触点处(或小晶粒)在液 相中的溶解度大于自由表面(或大晶粒)处 的溶解度 v线收缩： 当T，r一定时， v4. 影响因素： v颗粒起始粒度 v粉末特性(溶解度、润湿性) v液相数量 v烧结温度 三. 不同烧结及传质机理比较 v1. 固相烧结与液相烧结的异同点： 相同点： v烧结的推动力都是表面能 v烧结过程都包括颗粒接触、聚集、重排，气孔填充 、排出和晶粒生长等阶段 不同点： v液相烧结比固相烧结传质速率高，因而液相烧结致 密化速率比固相烧结快，可以在更低的温度下使坯 体烧结成致密体 v液相烧结的研究比固相烧结复杂。因为液相烧结速 率与液相量、对固相润湿程度及固相在液 相中的溶解度等诸多因素有关。 v2.各种传质综合比较： 传质传质 方 式 蒸发发-凝聚扩扩散流动动溶解-沉淀 原因压压力差P 空位浓浓度差 C 应应力-应变应变溶解度C 条件 P10 1Pa r10m 空位浓浓度 rf 1.可观观的液相量 2.固相在液相中溶解 度大 3.固-液润润湿 特点 1.凸面蒸发发- 凹面凝聚 2. L/L=0 1.空位与结结构 基元相对扩对扩 散 2.中心距缩缩短 1.流动动同时时引 起颗颗粒重排 2. 致密 化速率最高 1.接触点溶解到平面 上沉积积,小晶粒处处溶 解到大晶粒处处沉积积 2.传质传质 同时时又是晶 粒生长过长过 程 公式 工艺艺控 制 温度(蒸汽压压 ) 粒度 温度(扩扩散系数) 粒度 粘度 粒度 粒度 温度(溶解度) 粘度 液相数量 表9-2 各种传质产生原因、条件、特点等综合比较表
