凡是有液相參與的燒結(jié)過程稱為液相燒結(jié)。如上所述,由于陶瓷粉末中總含有少量雜質(zhì),因而大多數(shù)材料在燒結(jié)中都會或多或少地出現(xiàn)液相。即使在沒有雜質(zhì)的純固相系統(tǒng)中,高溫下還會出現(xiàn)“接觸”熔融現(xiàn)象。因而純粹的固態(tài)燒結(jié)實際上不易實現(xiàn)。在先進陶瓷材料的制造過程中,液相燒結(jié)有著廣泛的應(yīng)用。
如同固相燒結(jié)過程,液相燒結(jié)過程的推動力也是粉體顆粒的表面能,燒結(jié)過程由顆粒重排、氣孔填充和晶粒生長等階段組成。不同之處是,液相燒結(jié)的流動傳質(zhì)速率比擴散傳質(zhì)快,因而液相燒結(jié)的致密化速率高,可使坯體在比固相燒結(jié)溫度低得多的情況下獲得致密的燒結(jié)體。此外,液相燒結(jié)過程的速率與液相的數(shù)量、液相性質(zhì)(黏度、表面張力等)、液相與固相的潤濕情況、固相在液相中的溶解度等有密切的關(guān)系。因此,影響液相燒結(jié)的因素比固相燒結(jié)更為復(fù)雜。
液相燒結(jié)過程的傳質(zhì)方式主要是流動傳質(zhì)和溶解一沉淀傳質(zhì),前者又包括屬于牛頓型流動的黏性流動傳質(zhì)和非牛頓型流動的塑性傳質(zhì)。對于黏性流動傳質(zhì),決定燒結(jié)速率的主要參數(shù)有顆粒起始粒徑、黏度和表面張力。顆粒起始尺寸減小,則燒結(jié)速率增大。黏度及其隨溫度的變化程度是需要控制的關(guān)鍵因素。例如,對于典型鈉鈣硅玻璃,若溫度變化100℃,黏度約變化1000倍。因此,如果某種坯體燒結(jié)速率太低,可以采用加入液相黏度較低的組分來提高燒結(jié)速率。當氧化鋯陶瓷坯體中的燒結(jié)液相量比較少時,該流動傳質(zhì)往往表現(xiàn)出非牛頓型流動的塑性傳質(zhì),即只有作用應(yīng)力超過某一屈服值時才發(fā)生流動傳質(zhì)。對于塑性流動傳質(zhì),較小的顆粒起始粒徑、黏度和較大的表面張力有利于燒結(jié)體的盡可能致密化。
在液相燒結(jié)過程中,當固相在液相中有可溶性,并且液相能夠較好地潤濕固相時,燒結(jié)傳質(zhì)過程就會發(fā)生部分固相溶解并在另一部分固相上沉積的溶解沉淀傳貢過程。影響該傳質(zhì)過程的主要因素有顆粒的起始粒度、粉末特性(溶解度、潤濕性能)、液相數(shù)量、燒結(jié)溫度等。由于固相在液相中的溶解度、擴散系數(shù)以及固液潤濕性能等目前幾下-沒有確切的數(shù)值可以利用,因此以此方式進行的液相燒結(jié)的過程比較復(fù)雜。
在液相燒結(jié)過程中,當固相在液相中有可溶性,并且液相能夠較好地潤濕固相時,燒結(jié)傳質(zhì)過程就會發(fā)生部分固相溶解并在另一部分固相上沉積的溶解沉淀傳貢過程。影響該傳質(zhì)過程的主要因素有顆粒的起始粒度、粉末特性(溶解度、潤濕性能)、液相數(shù)量、燒結(jié)溫度等。由于固相在液相中的溶解度、擴散系數(shù)以及固液潤濕性能等目前幾下-沒有確切的數(shù)值可以利用,因此以此方式進行的液相燒結(jié)的過程比較復(fù)雜。
典型液相燒結(jié)致密化過程,Mg()+2%(質(zhì)量分數(shù))高嶺土在1730 C燒結(jié)過程包括三個不同的傳質(zhì)階段。開始階段直線斜率約為1.屬于顆粒重排過程;第二階段直線斜率約為1/3,屬于溶解沉淀傳質(zhì)過程;最后階段曲線趨于水平,說明致密化速率更緩慢,坯體已接近于終點密度。此時在高溫反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡包入液相中形成封閉氣孑L,只有依靠擴散傳質(zhì)充填氣孑L,若氣孔內(nèi)的氣體不溶入液相,則隨著燒結(jié)溫度的升高,氣泡內(nèi)氣壓增高,抵消了表面張力的作用,燒結(jié)就停止了。
科眾陶瓷是一家專業(yè)生產(chǎn)工業(yè)陶瓷的企業(yè),主要從事氧化鋯陶瓷和氧化鋁陶瓷的研發(fā)和生產(chǎn)。我們可以根據(jù)您的圖紙加工陶瓷產(chǎn)品,專業(yè)生產(chǎn)高精度陶瓷棒,陶瓷管,陶瓷環(huán),陶瓷板,陶瓷法蘭,陶瓷噴嘴,以及定制的精密陶瓷零件等。
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本文“陶瓷液相燒結(jié)介紹(最新)”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2020-10-27 16:54:22
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