陸佩文版無機材料科學基礎(chǔ)習題及解答第八章燒結(jié)

1、第八章第八章燒結(jié)過程燒結(jié)過程81名詞解釋：燒結(jié)燒結(jié)溫度泰曼溫度液相燒結(jié)固相燒結(jié)初次再結(jié)晶晶粒長大二次再結(jié)晶（1）燒結(jié)：粉末或壓坯在低于主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強度。（2）燒結(jié)溫度：坯體在高溫作用下，發(fā)生一系列物理化學反應(yīng)，最后顯氣孔率接近于零，達到致密程度最大值時，工藝上稱此種狀態(tài)為“燒結(jié)“，達到燒結(jié)時相應(yīng)的溫度，稱為“燒結(jié)溫度“。（3）泰曼溫度：固體晶格開始明顯流動的溫度，一般在固體熔點（絕對

2、溫度）的23處的溫度。在煅燒時，固體粒子在塔曼溫度之前主要是離子或分子沿晶體表面遷移，在晶格內(nèi)部空間擴散（容積擴散）和再結(jié)晶。而在塔曼溫度以上，主要為燒結(jié)，結(jié)晶黏結(jié)長大。（4）液相燒結(jié)：燒結(jié)溫度高于被燒結(jié)體中熔點低的組分從而有液相出現(xiàn)的燒結(jié)。（5）固相燒結(jié)：在固態(tài)狀態(tài)下進行的燒結(jié)。（6）初次再結(jié)晶：初次再結(jié)晶是在已發(fā)生塑性變形的基質(zhì)中出現(xiàn)新生的無應(yīng)變晶粒的成核和長大過程。（7）晶粒長大：是指多晶體材料在高溫保溫過程中系統(tǒng)平均晶粒尺寸逐步

3、上升的現(xiàn)象.（8）二次再結(jié)晶：再結(jié)晶結(jié)束后正常長大被抑制而發(fā)生的少數(shù)晶粒異常長大的現(xiàn)象。82燒結(jié)推動力是什么？它可憑哪些方式推動物質(zhì)的遷移，各適用于何種燒結(jié)機理解：推動力有：（1）粉狀物料的表面能與多晶燒結(jié)體的晶界能的差值，燒結(jié)推動力與相變和化學反應(yīng)的能量相比很小，因而不能自發(fā)進行，必須加熱!!（2）顆粒堆積后，有很多細小氣孔彎曲表面由于表面張力而產(chǎn)生壓力差，（3）表面能與顆粒之間形成的毛細管力。解：2x（10001x845501x82

4、）=1.99x107ergcm387有粉粒粒度為5μm，若經(jīng)2h燒結(jié)后，xr＝0.1。如果不考慮晶粒生長，若燒結(jié)至xr＝0.2。并分別通過蒸發(fā)－凝聚、體積擴散、粘性流動、溶解－沉淀傳質(zhì)，各需多少時間？若燒結(jié)8h，各個傳質(zhì)過程的頸部增長xr又是多少？解：根據(jù)查得各傳質(zhì)方式公式可得：時間分別為16h，64h，8h，128h，若只燒結(jié)8h，則XR分別為0.1413，0.1415，0.2，0.1416。88如上題粉料粒度改為16μm，燒結(jié)至xr

5、＝0.2，各個傳質(zhì)需多少時間？若燒結(jié)時間為8h，各個過程的xr又是多少？從兩題計算結(jié)果，討論粒度與燒結(jié)時間對四種傳質(zhì)過程的影響程度？解：蒸發(fā)－凝聚：顆粒粒度愈小燒結(jié)速率愈大。初期xr增大很快，但時間延長，很快停止；體積擴散：燒結(jié)時間延長，推動力減小。在擴散傳質(zhì)燒結(jié)過程中，控制起始粒度很重要；粘性流動：粒度小為達到致密燒結(jié)所需時間短，燒結(jié)時間延長，流變性增強；溶解－沉淀：粒度小，傳質(zhì)推動力大。燒結(jié)時間延長，晶粒致密程度增加。89試就（1）

6、推動力來源；（2）推動力大??；（3）在陶瓷系統(tǒng)的重要性來區(qū)別初次再結(jié)晶、晶粒長大和二次再結(jié)晶。解：晶粒生長——材料熱處理時，平均晶粒連續(xù)增大的過程。推動力：基質(zhì)塑性變形所增加的能量提供了使晶界移動和晶粒長大的足夠能量。晶粒生長取決于晶界移動的速率。二次再結(jié)晶——（晶粒異常生長或晶粒不連續(xù)生長）少數(shù)巨大晶體在細晶消耗時成核長大過程。推動力：大、小晶粒表面能的不同。二次再結(jié)晶晶粒長大不均勻生長均勻生長不符合Dl=df符合Dl=df氣孔被晶粒