烧结是指 将粉状物料转变为致密体的过程,这一传统工艺广泛应用于生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等领域。通过烧结,粉末颗粒之间发生粘结,形成具有所需物理和机械性能的致密多晶材料。
烧结的基本定义
宏观定义:在高温下(不高于熔点),陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最终成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体。
微观定义:固态中分子(或原子)间存在互相吸引,通过加热使质点获得足够的能量进行迁移,使粉末体产生颗粒黏结,产生强度并导致致密化和再结晶的过程。
烧结的应用
陶瓷生产:通过烧结将陶瓷粉末转化为具有特定性能的陶瓷制品。
粉末冶金:烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一,影响最终产品的性能。
耐火材料:烧结制备耐火材料,用于高温工业中的耐火和隔热。
超高温材料:烧结用于制造能在极端高温下工作的材料。
有色金属冶炼:烧结在有色金属冶炼过程中用于精矿的造块和脱硫。
烧结过程
低温预烧阶段:
主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除。
中温升温烧结阶段:
开始出现再结晶,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时表面的氧化物被还原,颗粒界面形成烧结颈。
高温保温完成烧结阶段:
扩散和流动充分进行和接近完成,形成大量闭孔,使孔隙尺寸和孔隙总数减少,烧结体密度明显增加。
烧结的重要性
烧结过程直接影响材料的显微结构,包括晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布,进而影响材料的性能。通过烧结,还可以改善原料的冶金性能,为高炉冶炼提供高质量的精料。
综上所述,烧结是一个关键的工艺过程,通过精确控制温度和时间,可以制备出具有优异性能的多晶材料,广泛应用于多个工业领域。
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