-液相烧结教材

第三节液相参与的烧结液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。液相烧结与固相烧结的异同点：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ⅠQLS>90°C=00.01~0.5mol%双球扩散ⅡQLS<90°少Kingery*

溶解－沉淀C>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粘性蠕变通过粘度系数(η)把粘性蠕变速率(ε)与应力(σ)联系起来，又粘性蠕变产生区域：晶界区域、位错区域动力学关系：烧结模型：双球模型(中心距缩短)颈部增长公式：体收缩：

麦肯基导出适合粘性流动传质全过程的烧结速率公式：θ—相对密度，即体积密度d/理论密度d0决定烧结速率的三个主要参数：颗粒起始粒径r、粘度η、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1.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2.原因(推动力)：颗粒的表面能，表现为毛细管力3.过程：颗粒重排和溶解－沉淀传质颗粒重排：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：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)处的溶解度线收缩：

当T，r一定时，4.影响因素：颗粒起始粒度粉末特性(溶解度、润湿性)液相数量烧结温度三.不同烧结及传质机理比较1.固相烧结与液相烧结的异同点：⑴相同点：烧结的推动力都是表面能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⑵不同点：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、η、γ、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。2.各种传质综合比较：传质方式蒸发-凝聚扩散流动溶解-沉淀原因压力差△P空位浓度差△C应力-应变溶解度△C条件△P>10～1Par<10μm

空位浓度r<10μm粘性流动η

小塑性流动τ>f1.可观的液相量2.固相在液相中溶解度大3.固-液润湿特点1.凸面蒸发-凹面凝聚2.△L/L=01.空位与结构基元相对扩散2.中心距缩短1.流动同时引起颗粒重排2.致密化速率最高1.接触点溶解到平面上沉积,小晶粒处溶解到大晶粒处沉积2.传质同时又是晶粒生长过程公式工艺控制温度