陸佩文版無機材料科學基礎習題及解答第八章燒結

1、第八章第八章燒結過程燒結過程81名詞解釋：燒結燒結溫度泰曼溫度液相燒結固相燒結初次再結晶晶粒長大二次再結晶（1）燒結：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合以提高其強度。（2）燒結溫度：坯體在高溫作用下，發(fā)生一系列物理化學反應，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“，達到燒結時相應的溫度，稱為“燒結溫度“。（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，在晶格內部空間擴散（容積擴散）和再結晶。而在塔曼溫度以上，主要為燒結，結晶黏結長大。（4）液相燒結：燒結溫度高于被燒結體中熔點低的組分從而有液相出現(xiàn)的燒結。（5）固相燒結：在固態(tài)狀態(tài)下進行的燒結。（6）初次再結晶：初次再結晶是在已發(fā)生塑性變形的基質中出現(xiàn)新生的無應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）二次再結晶：再結晶結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燒結推動力是什么？它可憑哪些方式推動物質的遷移，各適用于何種燒結機理解：推動力有：（1）粉狀物料的表面能與多晶燒結體的晶界能的差值，燒結推動力與相變和化學反應的能量相比很小，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燒結后，xr＝0.1。如果不考慮晶粒生長，若燒結至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，各需多少時間？若燒結8h，各個傳質過程的頸部增長xr又是多少？解：根據(jù)查得各傳質方式公式可得：時間分別為16h，64h，8h，128h，若只燒結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，燒結至xr

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

6、推動力來源；（2）推動力大小；（3）在陶瓷系統(tǒng)的重要性來區(qū)別初次再結晶、晶粒長大和二次再結晶。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