9.1 Overview of sintering在线视频

今天我们来学习第九章烧结这一部分的内容，

今天我们来学习第九章烧结这一部分的内容，

本章的主要内容有哪些呢？

本章的主要内容有哪些呢？

首先我们了解一下烧结的一些基本概念，

包括烧结过程都有哪些。

其次通过烧结推动力及模型的介绍，

其次通过烧结推动力及模型的介绍，

来讨论一下烧结的机理，

来讨论一下烧结的机理，

来讨论一下烧结的机理，

然后，针对固相烧结和液相烧结

然后，针对固相烧结和液相烧结

这两个大的方面，

这两个大的方面，

分别阐述他们的机理。

分别阐述他们的机理。

第五部分，

第五部分，

探讨在整个烧结过程中晶粒生长

探讨在整个烧结过程中晶粒生长

探讨在整个烧结过程中晶粒生长

以及二次再结晶现象。

以及二次再结晶现象。

最后总结一下影响烧结的因素。

最后总结一下影响烧结的因素。

最后总结一下影响烧结的因素。

首先是烧结概述。

首先是烧结概述。

首先是烧结概述。

烧结是怎样一个过程呢？

烧结是怎样一个过程呢？

烧结是怎样一个过程呢？

早在公元前3000年，古埃及，

早在公元前3000年，古埃及，

早在公元前3000年，古埃及，

就已经掌握了粉末冶金技术，

就已经掌握了粉末冶金技术，

就已经掌握了粉末冶金技术，

而烧结是其中非常重要的一个步骤，

而烧结是其中非常重要的一个步骤，

而烧结是其中非常重要的一个步骤，

因此，烧结是一门古老的工艺，

因此，烧结是一门古老的工艺，

因此，烧结是一门古老的工艺，

但是对烧结理论的研究，

但是对烧结理论的研究，

但是对烧结理论的研究，

也是近几十年才开始的，

也是近几十年才开始的，

也是近几十年才开始的，

现在，烧结在许多工业部门都得到了广泛的应用，

现在，烧结在许多工业部门都得到了广泛的应用，

比如说陶瓷材料，耐火材料，

比如说陶瓷材料，耐火材料，

比如说陶瓷材料，耐火材料，

粉末冶金，超高温材料等等，

粉末冶金，超高温材料等等，

这些材料是怎么得到的呢

这些材料是怎么得到的呢？

这些材料是怎么得到的呢？

首先，从设计配方开始，

首先，从设计配方开始，

首先，从设计配方开始，

通过调整起始的原料粒度，

通过调整起始的原料粒度，

通过调整起始的原料粒度，

把它们成型、干燥得到生坯。

把它们成型、干燥得到生坯。

把它们成型、干燥得到生坯。

Then put it into the furnace

然后再放进炉子里，

在一定的温度下进行烧结，

在一定的温度下进行烧结，

在一定的温度下进行烧结，

最终使它变成致密体,

最终使它变成致密体,

最终使它变成致密体,

而后再进行后处理加工，

而后再进行后处理加工，

而后再进行后处理加工，

得到所需形状的材料，

得到所需形状的材料，

然后再去进行检测研究它各种性能，

然后再去进行检测研究它各种性能，

然后再去进行检测研究它各种性能，

因此整个烧结过程的目的，

因此整个烧结过程的目的，

因此整个烧结过程的目的，

就是把粉状材料转变为致密体，

就是把粉状材料转变为致密体，

就是把粉状材料转变为致密体，

研究烧结的机理，

研究烧结的机理，

研究烧结的机理，

尤其是物质在烧结过程中的各种物理化学变化，

尤其是物质在烧结过程中的各种物理化学变化，

尤其是物质在烧结过程中的各种物理化学变化，

对指导生产、控制产品质量以及研究新型材料特别重要。

对指导生产、控制产品质量

以及研究新型材料特别重要。

以及研究新型材料特别重要。

这也是我们学习这章内容的目的。

这也是我们学习这章内容的目的。

这也是我们学习这章内容的目的。

在学完本章内容之后，

在学完本章内容之后，

在学完本章内容之后，

要求大家掌握烧结的基本规律及原理，

要求大家掌握烧结的基本规律及原理，

要求大家掌握烧结的基本规律及原理，

能够将相关知识用于材料生产过程中的工艺调控，

能够将相关知识用于材料生产过程中的工艺调控，

工艺制定等复杂工程问题。

工艺制定等复杂工程问题。

工艺制定等复杂工程问题。

这是烧结过程的示意图。

这是烧结过程的示意图。

粉体压成生坯之后，

粉体压成生坯之后，

粉体压成生坯之后，

颗粒与颗粒之间接触得不紧密，

颗粒与颗粒之间接触得不紧密，

颗粒与颗粒之间接触得不紧密，

基本上都是点接触

基本上都是点接触，

基本上都是点接触，

气孔也是连通的，

气孔也是连通的，

在一定的温度下烧结之后，

在一定的温度下烧结之后，

坯体发生收缩，整个体积缩小.

坯体发生收缩，整个体积缩小.

坯体发生收缩，整个体积缩小.

此时，颗粒与颗粒之间几乎变成了线接触甚至面接触，

此时，颗粒与颗粒之间几乎变成了线接触甚至面接触，

此时，颗粒与颗粒之间几乎变成了线接触甚至面接触，

而且气孔大量减少，

而且气孔大量减少，

而且气孔大量减少，

如果再改变烧结条件，

如果再改变烧结条件，

如果再改变烧结条件，

体积继续发生收缩，

体积继续发生收缩，

直到烧结后期仍然有闭口气孔存在。

直到烧结后期仍然有闭口气孔存在。

那么如果按b路线进行烧结，

那么如果按b路线进行烧结，

那么如果按b路线进行烧结，

烧结完成后仍存在大量的开口气孔，

烧结完成后仍存在大量的开口气孔，

烧结完成后仍存在大量的开口气孔，

致密性非常差，

致密性非常差，

致密性非常差，

因此在烧结过程中，

因此在烧结过程中，

因此在烧结过程中，

颗粒之间接触面积不断增大，

颗粒之间接触面积不断增大，

颗粒中心距离逼近，直到聚集在一起，

颗粒中心距离逼近，直到聚集在一起，

颗粒中心距离逼近，直到聚集在一起，

宏观上表现为体积收缩，

宏观上表现为体积收缩，

此时，晶界形成，

此时，晶界形成，

此时，晶界形成，

且气孔的形状发生变化，

且气孔的形状发生变化，

最后气孔会从晶体中排出。

最后气孔会从晶体中排出。

最后气孔会从晶体中排出。

因此，烧结指的是

因此，烧结指的是

因此，烧结指的是

压制成型的粉状物料在低于熔点的高温作用下，

压制成型的粉状物料在低于熔点的高温作用下，

压制成型的粉状物料在低于熔点的高温作用下，

通过坯体颗粒间相互粘结和物质传递，

通过坯体颗粒间相互粘结和物质传递，

气孔排除、体积收缩、强度提高，

气孔排除、体积收缩、强度提高，

气孔排除、体积收缩、强度提高，

最终得到具有一定的几何形状和坚固整体的过程，

最终得到具有一定的几何形状和坚固整体的过程，

因此呢，烧结呢是一个物理过程。

因此呢，烧结呢是一个物理过程。

那么如何判断烧结体质量的好坏呢？

那么如何判断烧结体质量的好坏呢？

那么如何判断烧结体质量的好坏呢？

通过一些物理指标如烧结收缩率，

通过一些物理指标如烧结收缩率，

通过一些物理指标如烧结收缩率，

包括线收缩率和体积收缩率，

包括线收缩率和体积收缩率，

强度，相对密度，

强度，相对密度，

气孔率（包括开气孔和闭气孔）等。

气孔率（包括开气孔和闭气孔）等。

此图显示了性能随烧结温度的变化规律。

此图显示了性能随烧结温度的变化规律。

此图显示了性能随烧结温度的变化规律。

可以看出随着烧结温度的升高，

可以看出随着烧结温度的升高，

可以看出随着烧结温度的升高，

气孔率和电阻逐渐降低，

气孔率和电阻逐渐降低，

气孔率和电阻逐渐降低，

而密度、强度、晶粒尺寸都是逐渐升高的。

而密度、强度、晶粒尺寸都是逐渐升高的。

而密度、强度、晶粒尺寸都是逐渐升高的。

这些变化与烧结体的结构变化密切相关，

这些变化与烧结体的结构变化密切相关，

这些变化与烧结体的结构变化密切相关，

即结构决定性能。

即结构决定性能。

即结构决定性能。

烧结都有哪些类型呢？

烧结都有哪些类型呢？

烧结都有哪些类型呢？

可以分为两大类：

可以分为两大类：

对于常规烧结，

对于常规烧结，

根据整个烧结过程中是否出现液相，

根据整个烧结过程中是否出现液相，

可以分为纯固相烧结和液相烧结。

可以分为纯固相烧结和液相烧结。

固相烧结是指，

固相烧结是指，

在烧结温度下没有液相出现的烧结，

在烧结温度下没有液相出现的烧结，

如高纯氧化物之间的烧结，

如高纯氧化物之间的烧结，

如高纯氧化物之间的烧结，

以及大部分硅酸盐材料的烧结。

以及大部分硅酸盐材料的烧结。

液相烧结指的是有液相参与烧结。

液相烧结指的是有液相参与烧结。

液相烧结指的是有液相参与烧结。

如多组分的物质在比较低的温度下出现液相，

如多组分的物质在比较低的温度下出现液相，

且含量通常小于45%。

且含量通常小于45%。

且含量通常小于45%。

在扩散那一章我们已经了解到，

在扩散那一章我们已经了解到，

在扩散那一章我们已经了解到，

在液体中的扩散速率比固体中扩散要快得多，

在液体中的扩散速率比固体中扩散要快得多，

在液体中的扩散速率比固体中扩散要快得多，

因此液相的出现可促进烧结。

因此液相的出现可促进烧结。

那么对于非常规烧结，即特种烧结，

那么对于非常规烧结，即特种烧结，

目前有以下几种：

目前有以下几种：

反应烧结它指的是

反应烧结，它指的是

多组份粉体在烧结过程中会发生固相反应。

多组份粉体在烧结过程中会发生固相反应。

多组份粉体在烧结过程中会发生固相反应。

热压烧结是边加压边烧结的一种方式，

热压烧结是边加压边烧结的一种方式，

热压烧结是边加压边烧结的一种方式，

即烧结和成型可以同时完成。

即烧结和成型可以同时完成。

电火花烧结是

利用粉末间火花放电所产生的高温，

利用粉末间火花放电所产生的高温，

利用粉末间火花放电所产生的高温，

使材料能够快速成型。

使材料能够快速成型。

活化烧结属于一种粉末冶金方法，

活化烧结属于一种粉末冶金方法，

活化烧结属于一种粉末冶金方法，

采用物理或者化学手段使烧结温度降低，

采用物理或者化学手段使烧结温度降低，

采用物理或者化学手段使烧结温度降低，

缩短烧结时间但可改善材料性能；

缩短烧结时间但可改善材料性能；

微波烧结是利用微波加热来实现对材料的烧结。

微波烧结是利用微波加热来实现对材料的烧结。

在了解了烧结的整个过程之后呢，

在了解了烧结的整个过程之后呢，

我们来看一下与烧结有关的一些概念，

我们来看一下与烧结有关的一些概念，

我们来看一下与烧结有关的一些概念，

烧结与烧成是特别容易混淆的两个概念，

烧结与烧成是特别容易混淆的两个概念，

烧结与烧成是特别容易混淆的两个概念，

烧成包括整个烧结过程中所有的物理化学变化，

烧成包括整个烧结过程中所有的物理化学变化，

烧成包括整个烧结过程中所有的物理化学变化，

比如脱水、坯体内气体的分解，

比如脱水、坯体内气体的分解，

比如脱水、坯体内气体的分解，

多组元粉料之间的反应，熔融、溶解、烧结等。

多组元粉料之间的反应，熔融、溶解、烧结等。

它的范围比较宽。

它的范围比较宽。

它的范围比较宽。

烧结仅仅是物料经加热而致密化的一个简单过程，

烧结仅仅是物料经加热而致密化的一个简单过程，

烧结仅仅是物料经加热而致密化的一个简单过程，

它是烧成过程的一个重要的部分。

它是烧成过程的一个重要的部分。

它是烧成过程的一个重要的部分。

烧结与熔融又有什么不同呢？

烧结与熔融又有什么不同呢？

烧结与熔融又有什么不同呢？

二者都是由原子的热振动而引起的，

二者都是由原子的热振动而引起的，

二者都是由原子的热振动而引起的，

但区别在于

但区别在于

但区别在于

熔融时所有固相粉料都会变成液相，

熔融时所有固相粉料都会变成液相，

熔融时所有固相粉料都会变成液相，

而烧结时至少有一种组元是处于固态的。

而烧结时至少有一种组元是处于固态的。

因此可以得到，

因此可以得到，

烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。

烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。

烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。

烧成温度和物质本身的熔点之间也有以下规律，

烧成温度和物质本身的熔点之间也有以下规律，

烧成温度和物质本身的熔点之间也有以下规律，

也就是泰曼观点。

也就是泰曼观点。

对于金属粉末而言，

对于金属粉末而言，

对于金属粉末而言，

其烧结温度大概是熔点的30~40%；

其烧结温度大概是熔点的30~40%；

对于无机盐类材料，Ts≈ 0.57 Tm

对于无机盐类材料，Ts≈ 0.57 Tm

对于无机盐类材料，Ts≈ 0.57 Tm

对于硅酸盐类材料，Ts≈（0.8－0.9）Tm。

对于硅酸盐类材料，Ts≈（0.8－0.9）Tm。

对于硅酸盐类材料，Ts≈（0.8－0.9）Tm。

硅酸盐材料本身熔点就比较高，

硅酸盐材料本身熔点就比较高，

硅酸盐材料本身熔点就比较高，

因此硅酸盐类材料烧结温度都很高，

因此硅酸盐类材料烧结温度都很高，

从节能降耗的角度，

从节能降耗的角度，

从节能降耗的角度，

我们必须采取一定措施来降低烧结温度，

我们必须采取一定措施来降低烧结温度，

我们必须采取一定措施来降低烧结温度，

这也是本章内容的学习目标之一。

这也是本章内容的学习目标之一。

这也是本章内容的学习目标之一。

烧结和固相反应又有什么异同呢？

烧结和固相反应又有什么异同呢？

烧结和固相反应又有什么异同呢？

这两个过程都是在低于材料熔点的温度下完成的，

这两个过程都是在低于材料熔点的温度下完成的，

这两个过程都是在低于材料熔点的温度下完成的，

自始至终都是固相参与。

自始至终都是固相参与。

不同点在于

不同点在于

不同点在于

固相反应中至少包含两个组分，

固相反应中至少包含两个组分，

固相反应中至少包含两个组分，

并且会发生化学反应；

并且会发生化学反应；

并且会发生化学反应；

而烧结过程中，

而烧结过程中，

而烧结过程中，

一般只有单组元或者两组分参加,

一般只有单组元或者两组分参加,

一般只有单组元或者两组分参加,

且不发生化学反应。

且不发生化学反应。

且不发生化学反应。

但也有例外，

但也有例外，

比如说反应烧结，

比如说反应烧结，

比如说反应烧结，

它也是不断发生反应的同时完成烧结。

它也是不断发生反应的同时完成烧结。

因此很多时候不同烧结方式之间是交叉进行的。

因此很多时候不同烧结方式之间是交叉进行的。

因此很多时候不同烧结方式之间是交叉进行的。

以上就是烧结部分的一些基本概念和内容。

以上就是烧结部分的一些基本概念和内容。

以上就是烧结部分的一些基本概念和内容。

下节课将会学习烧结模型及推动力。