陶瓷的烧结工艺与设备_升级版.ppt

第九章陶瓷的烧结原理与工艺,一、烧结原理1.烧结：,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,通常指在高温下，粉粒复合体（坯体）面积减少、气孔率降低、致密度提高、颗粒间接触面积加大、机械强度提高的过程。（1/23/4倍）,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,烧结现象：,宏观上：体积收缩，致密度提高，强度增加。微观上：气孔形状改变，晶体长大，成份变化（掺杂元素）。表征：收缩率、气孔率、相对密度。,0.50.7Tm。,烧结温度：,2.驱动力：,是表面能降低和系统自由能降低的过程。,蒸发与凝聚（气相烧结）画图表示PPoexp（）当为凸面时，r为正，PPo，蒸气压高，蒸发；为凹面时，r为负，P16MPa6.压力输入：电动压力线性可调7.压头直径：80-120mm（由用户选择）8.显示方式：位移、压力数字显示,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,气氛烧结,透明Al2O3：高纯，无气孔，真空或氢气中烧结。非氧化物陶瓷：Si3N4、SiC氮气或惰性气体中烧结。含低熔点成份的陶瓷的烧结。,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,型号:FPW180/250-2200-100-SP生产厂家:德国KCE公司经费来源:世行贷款使用日期:1995.5常用工作温度:2000C最高工作温度:2200C最高工作压力:100bar.最高真空度:10(-2)mbar.工作气体:Ar/N2,ZKL系列真空氮气氛烧结炉,气氛压力烧结炉,4.反应烧结：这是通过气相或液相与基体材料相互反应而导致材料烧结的方法。最典型的代表性产品是反应烧结碳化硅和反应烧结氮化硅制品。此种烧结优点是工艺简单，制品可稍微加工或不加工，也可制备形状复杂制品。缺点是制品中最终有残余未反应产物，结构不易控制，太厚制品不易完全反应烧结。,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,用途：该设备利用高放热反应自身放出的热合成材料，用于陶冶材料合成，金属间化合物复合材料及梯度功能材料的合成等。主要技术参数：1、冷态极限真空：6.67*10-2Pa2、炉膛容积：100*100mm3、测量精度：24、压力：6.4MPa,全自动高压自蔓延反应烧结炉,5.液相烧结：许多氧化物陶瓷采用低熔点助剂促进材料烧结。助剂的加入一般不会影响材料的性能或反而为某种功能产生良好影响。作为高温结构使用的添加剂，要注意到晶界玻璃是造成高温力学性能下降的主要因素。如果通过选择使液相有很高的熔点或高粘度，或者选择合适的液相组成，然后作高温热处理，使某些晶相在晶界上析出，以提高材料的抗蠕变能力。,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,6.其它的烧结方法：微波烧结法电弧等离子烧结法自蔓延烧结法气相沉积法,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,型号:FPW180/250-2200-100-SP生产厂家:德国KCE公司经费来源:世行贷款使用日期:1995.5常用工作温度:2000C最高工作温度:2200C最高工作压力:100bar.最高真空度:10(-2)mbar.工作气体:Ar/N2炉子有效空间:f150180mm炉子有效体积：约3.2dm3发热体内径:180mm发热体高度:约450mm炉体高度:约1000mm功率:3相50KW电源:380V,50Hz冷却水量:约70l/min.,气氛压力烧结炉是德国KCE公司制造的设备，采用计算机控制控制温度、气体压力，最高使用温度为2200，最高使用气体压力为100atm，广泛用于陶瓷及粉末冶金制品的烧结，尤其是复杂形状的制品。材料烧结后的相对密度可达99%以上。,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,型号：HIGH-MULIT5000厂商：日本富士电波株拭会社主要技术参数：最高使用温度:2300，压力（热压）:5吨，最大气体压力:10atm，真空度:510-5，真空及气压烧结坩埚尺寸:110120mm2,多功能烧结炉是由日本富士电波公司生产的烧结陶瓷、烧结粉末冶金等先进的烧结工艺设备。主要用于结构陶瓷、粉末冶金的烧结以及金属的热处理。该设备热压烧结（压强为25MPa）、气压烧结（10atm）、真空烧结（510-5乇）。该设备采用计算机空温，测温。最高使用温度为2200，1.5小时温度可从室温到2200，使用气氛：Ar,N2。,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,放电等离子加热烧结炉（SPS）放电等离子烧结（SPS）技术是90年代发展起来的材料制备新技术，它具有烧结时间短，烧结密度高等特点。如：Al2O3(纯度为99.99%)6分钟升到1350，并恒温3分钟，其相对密度可大于99%。由于上述特点，它越来越受到广大材料研究人员的重视。该设备由日本住友石炭矿业株式会社。主要陶瓷材料、金属材料、梯度材料的烧结等。型号：SPS1050厂商：日本住友石炭矿业株式会社主要技术参数：加热电流5000A、加热电压15V、真空度4.510-2乇、加热温度2200、可烧结最大尺寸50mm,烧结原理,普通烧结,气氛烧结,反应烧结,影响因素,烧结方法,液相烧结,其它方法,热压烧结,160160mm真空碳管烧结炉上海晨华电炉有限公司制造,该电炉炉壳由两层钢板制成，内层为不锈钢，外层为碳钢。炉盖开启为手动向上开启。炉内有一石墨底坐，用于承放坩埚。被处理工件就放置在坩埚内