《无机材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第十三章 烧结

河北联合大学第四章烧结无机材料科学基础

河北联合大学 无机材料科学基础 第四章 烧 结

本章主要内容和重点、难点无机材料科学基础 第四章 烧结烧结概述主要内容固相烧结有液相参与的烧结影响烧结的因素

无机材料科学基础 第四章 烧结 本章主要内容和重点、难点 主 要 内 容 烧结概述 固相烧结 有液相参与的烧结 影响烧结的因素

S1烧结概述无机材料科学基础第四章 烧结烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料等工业的一个重要工序。材料的性能由组成和显微结构决定，当配方、原料粒度、成型等工序完成以后，烧结是使材料获得预期的显微结构以使材料性能充分发挥的关键工序。因此，了解材料烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及影响因素对控制和改进材料的性能有十分重要的现实意义

§1 烧结概述 烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料等工业 的一个重要工序。材料的性能由组成和显微结构决定，当配 方、原料粒度、成型等工序完成以后，烧结是使材料获得预 期的显微结构以使材料性能充分发挥的关键工序。因此，了 解材料烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及影响因素 对控制和改进材料的性能有十分重要的现实意义。 无机材料科学基础 第四章 烧结

S1烧结概述无机材料科学基础第四章 烧结一.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。由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结

§1 烧结概述 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。 由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热使粉 末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致 致密化和再结晶的过程称为烧结。 无机材料科学基础 第四章 烧结

S1烧结概述无机材料科学基础 第四章 烧结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坏体收缩率、吸水率、气孔率、相对密度等指标来衡量(1)5(3)元A(2)温度烧结温度对气孔率（1），密度（2）性质电阻（3），强度（4），晶粒尺寸（5）

§1 烧结概述 1.烧结的宏观特征：体积收缩、致密度增加、强度增大。 烧结程度可由坯体收缩率、吸水率、气孔率、相对密度 等指标来衡量。 无机材料科学基础 第四章 烧结 性质：

S1烧结概述无机材料科学基础 第四章 烧结烧结的微观特征：颗粒由点接触变为面接触直至形成晶界：气孔由贯通气孔变为闭气孔：气孔尺寸由大变小。收缩收缩烧结现象示意图a-颗粒聚焦b-开口堆积体中颗粒中心逼近无气孔的C-封闭体中颗粒收缩多晶体中心逼近

§1 烧结概述 烧结的微观特征： ◆ 颗粒由点接触变为面接触直至形成晶界； ◆ 气孔由贯通气孔变为闭气孔； ◆ 气孔尺寸由大变小。 无机材料科学基础 第四章 烧结 烧结现象示意图 a-颗粒聚焦 b-开口堆积体中 颗粒中心逼近 c-封闭体中颗粒 中心逼近

S1烧结概述无机材料科学基础 第四章 烧结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求来确定。3.烧结与烧成的区别烧成包括多种物理和化学变化。如脱水、盐类分解、多相反应、熔融、烧结等等：烧结仅仅指粉料经加热而致密化的简单物理过程

§1 烧结概述 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 具体要求来确定。 3.烧结与烧成的区别 烧成包括多种物理和化学变化。如脱水、盐类分解、多 相反应、熔融、烧结等等；烧结仅仅指粉料经加热而致密化 的简单物理过程。 无机材料科学基础 第四章 烧结

S1烧结概述无机材料科学基础第四章 烧结4.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，晶格没被破坏，只有一部分质点发生迁移：而熔融时全部组元晶格完全被破环，都转变为液相。5.烧结与固相反应的区别烧结可以是单一物质在低于熔点温度范围内由粉料变成坚硬物，质点排列更加致密，结晶完善，物料组成不发生变化，物理变化：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，化学变化

§1 烧结概述 4.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，晶格没被破坏，只有一部分质点发生迁移； 而熔融时全部组元晶格完全被破环，都转变为液相。 5.烧结与固相反应的区别 烧结可以是单一物质在低于熔点温度范围内由粉料变成 坚硬物，质点排列更加致密，结晶完善，物料组成不发生变 化，物理变化；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，化学变化。 无机材料科学基础 第四章 烧结

S1烧结概述无机材料科学基础第四章 烧结二.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。粉末体紧密堆积后，颗粒间仍有很多细小气孔，在弯曲表面上由于表面张力的作用而造成的压力差为：：粉末体表面张力；r：粉末球形半径△P=2/r双曲率的非球形曲面△P=(1/ri+r2)

§1 烧结概述 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。 粉末体紧密堆积后，颗粒间仍有很多细小气孔，在弯曲 表面上由于表面张力的作用而造成的压力差为： γ:粉末体表面张力；r：粉末球形半径 双曲率的非球形曲面 无机材料科学基础 第四章 烧结 ΔP=2γ/r ΔP=γ(1/r1+r2)

S1烧结概述无机材料科学基础第四章 烧结三：库津斯基烧结模型（只适用于反应初期，该阶段颗粒无明显变形）库津斯基提出以等径球体作为模型，随着烧结的进行，各接触点处开始形成颈部，并逐渐扩大，最后烧结成一个整体。由于各颈部所处的环境和几何条件相同，故只需确定二个颗粒形成的颈部的成长速率就代表了整个烧结初期的动力学关系

§1 烧结概述 三．库津斯基烧结模型（只适用于反应初期，该阶段颗粒无 明显变形） 库津斯基提出以等径球体作为模型，随着烧结的进行， 各接触点处开始形成颈部，并逐渐扩大，最后烧结成一个整 体。由于各颈部所处的环境和几何条件相同，故只需确定二 个颗粒形成的颈部的成长速率就代表了整个烧结初期的动力 学关系。 无机材料科学基础 第四章 烧结