《型陶瓷03ol》PPT课件

《《型陶瓷03ol》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、新型陶瓷材料ⅠAdvancedCeramicMaterialsSchoolofMaterialScienceandEngineering,WuhanInstituteofTechnology2.先进陶瓷常用烧结工艺热压烧结(hotpressing)是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时间更短。热压技术已有70年历史，最早用于碳化钨和钨粉致密件的制备。现在已广泛应用于陶瓷、粉末冶金和复合材料的生产。(1)热压烧结热压烧结的特点ⅰ.所需的成型压力仅为冷压法的1/10；ⅱ.降低烧结温度和缩短烧结时间，抑制了晶粒的长大；ⅲ.易得到具有良好机械性能、电学

2、性能的产品；ⅳ.能生产形状较复杂、尺寸较精确的产品。热压法的缺点是生产率低、成本高。①②③④⑤⑥⑦ⅰⅱⅲⅳⅵⅶⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ热压装置和模具(a)电阻间热式；(b)感应间热式；(c)电阻直热式；(d)感应直热式热压烧结的驱动力在热压烧结的初始阶段，假设所有粉体都是规则的球形颗粒立方密堆在一起，则作用在颗粒接触面积上的有效压力为:其中，a为颗粒半径，x为颈部半径，r为颈部曲率半径。在烧结的最终阶段，假设坯体中的气孔成均匀分布状况，则作用在颗粒接触面积上的有效压力为：其中ρ为坯体的相对密度。热压烧结的致密化过程ⅰ.微流动阶段ⅱ.塑性流动阶段ⅲ.扩散阶段热压烧结机理ⅰ.塑性变形机理其中Y为烧结

3、材料的屈服应力。ⅱ.蠕变机理其中，　，0和n是和烧结材料有关的参数，其中n取值在3-8之间，f(,geo)为烧结体致密度和颗粒几何形状的函数。，ⅲ.扩散机理晶格扩散：晶界扩散：热压烧结可有空气、气氛、真空热压烧结的工艺(2)热等静压热等静压工艺(HotIsostaticPressing，简写为HIP)是将粉末压坯或装入包套的粉料装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧结成致密件。其基本原理是：以气体作为压力介质，使材料（粉料、坯体或烧结体）在加热过程中经受各向均衡的压力，借助高温和高压的共同作用促进材料的致密化。目前，热等静压技术的主要应用有：金属和陶瓷的固结，金刚石刀具的

4、烧结，铸件质量的修复和改善，高性能磁性材料及靶材的致密化。热等静压的优点ⅰ.致密化可以在比较低的温度下完成，有效地抑制高温下的不良反应；ⅱ.在减少甚至无烧结添加剂时，制备微观结构均匀气孔极少的致密陶瓷；ⅲ.可以减少乃至消除一般烧结体中的残余气孔，愈合表面裂纹，从而提高陶瓷材料的密度、强度；ⅳ.能够精确控制产品的尺寸与形状，而不必使用昂贵的金刚石切割加工。热等静压装置直接HIP工艺流程图预成型预烧HIP工艺流程图(3)放电等离子体烧结放电等离子体烧结工艺(SparkPlasmaSintering，简写为SPS)是近年来发展起来的一种新型材料制备工艺方法。又被称为脉冲电流烧结。该技术的主要特点

5、是利用体加热和表面活化，实现材料的超快速致密化烧结。可广泛用于磁性材料、梯度功能材料、纳米陶瓷、纤维增强陶瓷和金属间化合物等系列新型材料的烧结。放电等离子体烧结的优点ⅰ.烧结温度低(比HP和HIP低200-300℃)、烧结时间短(只需3-10min，而HP和HIP需要120-300min)、单件能耗低；ⅱ.烧结机理特殊，赋予材料新的结构与性能；ⅲ.烧结体密度高，晶粒细小，是一种近净成形技术；ⅳ.操作简单，不像热等静压那样需要十分熟练的操作人员和特别的模套技术。烧结装置烧结系统大致由四个部分组成：真空烧结腔（6），加压系统（3），测温系统（7）和控制反馈系统。1示意石墨模具，2代表用于电流传

6、导的石墨板，4是石墨模具中的压头，5是烧结样品。(4)微波烧结微波烧结(MicrowaveSintering)是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料在电磁场中的介质损耗使材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。目前，微波烧结技术已经被广泛用于多种陶瓷复合材料的试验研究。微波烧结的优点ⅰ.微波与材料直接耦合导致整体加热。ⅱ.微波烧结升温速度快，烧结时间短。ⅲ.安全无污染。ⅳ.能实现空间选择性烧结。材料与微波场的作用类型材料与微波的作用方式示意图微波烧结系统微波烧结机理在绝热环境下，当忽略材料在加热过程中的潜能（如反应热、相变热等）变化时，单位体积材料在微波场作用下

7、的升温速率为：式中f为微波工作频率；’为材料介电损耗；0为空间介电常数；E为微波电场强度；Cp为材料热容；为材料密度。5KW,2.45GHz微波发生器红外测温装置&控制冷却水系统微波烧结陶瓷装置示意图保温结构多模谐振腔(5)反应烧结反应烧结(reaction-bondedsintering)是让原料混合物发生固相反应或原料混合物与外加气(液)体发生固—气(液)反应，以合成材料，或者对反应后的反应体施加其它处理工艺以