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同学们好，
今天我们学习烧结这一章最后一部分的内容，
影响烧结的因素。
主要有七大因素的影响。
首先，原始粉料粒度及分布。
总的来说我们要求它细且均匀。
一方面，原始粉料粒度越小，
总的表面能越大，
烧结推动力也就越大，
而且原子扩散距离缩短，
颗粒在液相中的溶解度增大，
这些都可以加速烧结过程。
如图所示，
为刚玉烧结体的密度变化，
与烧结温度和原始粉料粒度之间的关系。
可以分析得到，
当起始粒度从2μm缩小到0.5μm，
烧结速率会增加64倍。
这结果相当于对于粒径小的粉料，
烧结温度降低了150～300 ℃。
第二点从防止二次再结晶考虑，
起始粒径必须细且均匀。
第三点是原料粉末粒度不同，
烧结机理有时也会发生变化。
例如AlN的烧结，
对于粗颗粒而言，
按体积扩散机理进行烧结，
而对于细颗粒，
则按晶界扩散或表面扩散机理进行烧结。
二是外加剂的作用。
我们常常通过添加一些外加剂来促进烧结。
那么这些外加剂的存在形式是怎么样的？
它们在烧结中起什么作用呢？
主要有以下几个方面：
1. 外加剂与烧结主体形成固溶体。
这两者之间产生的晶格畸变程度越大，
就越有利于烧结。
例如Al2O3烧结过程中，
如果加入3%的Cr2O3，
那么这个时候可以在1860 ºC完成烧结，
如果加入的是1%~2%二氧化钛，
只需要在1600 ºC就能实现致密化，
这是为什么呢？
我们可以想一下，氧化铬作为外加剂时，
它与氧化铝阳离子半径相近，
晶体结构也都是刚玉型，
容易形成连续型置换固溶体。
而TiO2和Al2O3只能形成有限型置换固溶体，
晶格畸变程度更大。
此外，由于Ti离子和Al离子的不等价置换，
将伴随有正离子空位产生，
并且Ti是变价元素，
高温下Ti^4+还有可能变成半径较大的Ti^3+，
从而加剧了晶格畸变，
使得烧结活性更高，
所以更能有效地促进烧结。
2. 外加剂与烧结主体形成液相。
这有两种情况，
要么是添加物本身它的熔点就较低，
在烧结温度下会变成液相；
要么就是添加物与烧结体
可以形成多元低共熔物，
共熔温度降低，
形成液相。
形成的液相会大大加快
颗粒重排和传质的过程，
促进烧结。
比如，同样是烧结氧化铝，
那么加入氧化钙、氧化硅，
会出现低共熔点，
在1540 ºC就可以完成烧结。
3. 外加剂与烧结主体形成化合物。
在烧结透明的Al2O3陶瓷时，
为了抑制二次再结晶，
消除晶界上的气孔，
一般加入MgO或MgF2。
高温下会和氧化铝发生反应形成镁铝尖晶石(MgAl2O4)，
它会包裹在Al2O3晶粒表面，
抑制晶界移动速率，
充分排除晶界上的气孔，
对促进坯体致密化有显著作用。
4. 外加剂可以阻止晶型转变。
我们知道晶型转变属于一级相变，
它有相变潜热并且伴随有体积效应，
容易引起坯体在烧结过程中开裂，
进而影响致密化，
添加剂的加入可以避免这一现象。
例如，在氧化锆烧结时，
当加入5%CaO以后，
由于不等价置换，
会形成阴离子空位型固溶体，
同时抑制晶型转变，
使致密化易于进行。
5. 外加剂还可以起到扩大烧结温度范围的作用。
比如说在锆钛酸铅材料中，
如果加入适量的氧化镧或者氧化铌，
可以使烧结温度范围由20~40 ºC可以增加到80 ºC，
这就为我们工艺控制提供了便利。
总之，不同的外加剂作用机理也不相同。
而且只有加入量适当时，
才能促进烧结。
如果不恰当地选择外加剂
或加入量过多，
反而会阻碍烧结。
烧结时加入何种外加剂，加入多少较合适，
须根据材料性能的要求，
通过试验来决定。
第三是烧结温度和保温时间的影响。
烧结温度越高，
饱和蒸气压越大，
扩散速率越大，
液相的粘度降低，
这些呢都可以促进烧结。
但是盲目提高烧结温度，
不仅浪费燃料，
很不经济，
而且还会促使二次再结晶，
使得制品性能恶化。
在有液相的烧结中，
温度过高使液相量增加，
粘度下降，
而使制品变形。
因此不同制品的烧结温度，
必须仔细试验来确定。
那么延长烧结时间，
一般会不同程度地促进烧结。
但是在烧结后期，
如果不合理地延长时间，
会加剧二次再结晶，
得不到致密的制品。
因此烧结温度和保温时间
必须综合来分析。
由烧结机理可知，
在低温阶段，
以表面扩散为主，
只改变气孔形状，
而不能引起颗粒中心距的逼近，
因此不能发生致密化。
在烧结高温阶段，
主要以体积扩散为主，
会导致坯体致密化。
因此如果材料在低温进行长时间的烧结，
不仅不能引起致密化，
反而会因表面扩散改变了气孔的形状，
而给制品性能带来了损害。
因此，从理论上分析，
应尽可能快地升高温度,
为体积扩散创造条件。
高温短时间烧结，
是制造致密陶瓷材料的好方法，
还要综合考虑各种因素，
如材料的传热系数、
二次再结晶温度、
扩散系数等。
第四是盐类的选择及其煅烧条件。
在通常条件下，原始配料均以盐类形式加入，
经过加热后以氧化物形式发生烧结。
因此盐类的煅烧条件，
对烧结过程有着重要影响。
左图所示为随着Mg(OH)2煅烧温度的变化，
烧结表观活化能E，
及频率因子均发生了变化。
可以看出低温下煅烧所得的MgO，
其晶格常数较大，
结构缺陷较多，
烧结活性较高。
可以认为，煅烧温度愈高，
烧结性愈低，
是由于MgO的结晶良好，
活化能增高所造成的。
盐的种类不同，
粉体的烧结性能也不同。
对煅烧获得的MgO性质进行比较，
则可以看出，
如果所用的MgO的原料盐粒度小、
微晶较小、且结构松弛，
那么制备的活性MgO，其烧结性良好。
第五是气氛的影响。
烧结气氛一般分为三种:
氧化、还原和中性气氛。
在烧结中气氛的影响是很复杂的。
一般地说，在由扩散控制的氧化物烧结中，
气氛的影响与扩散控制因素、
气孔内气体的扩散和溶解能力有关。
例如A12O3材料的烧结过程，
是由阴离子（O^2-）扩散速率控制的。
还原气氛使O^2-扩散系数增大，
导致烧结过程加速。
相反地，对于氧化性气氛，
则有利于阳离子扩散速率控制的烧结。
第六是成型压力的影响。
一般地说，成型压力愈大，
颗粒之间接触愈紧密。
扩散的距离缩短，
所以说这样也有利于烧结。
如左图BeO采用热压烧结时，
体积密度会显著增大。
除了以上六点以外，
如生坯内粉料的堆积密度、
加热速度、
粉料的粒度分布等。
他们相互之间的关系也较复杂，
因此在研究烧结时，
必须充分考虑这些因素，并给予恰当地运用。
根据影响烧结的因素，
为了提高烧结体的致密度，
发展出许多特种烧结方式，
比如说反应烧结、活化烧结、
热压烧结、
静压烧结等等。
在实际生产或实验中，
是根据我们所需要的性能特点来进行的。
选择合适的烧结方式和工艺，
对于烧结这一章的内容，
我们就介绍到这里。
-Test for chapter 1
-2.1 Type of defect
-2.2.1 The expression methods of point defects
--2.2.1 The expression methods of point defects
--2.2.1 The expression methods of point defects
-2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation
--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation
--2.2.2 The rules for writing of defect reaction equation
-2.3 Calculation of thermal defect concentration
--2.3 Calculation of thermal defect concentration
--2.3 Calculation of thermal defect concentration
-2.4 Non-stoichiometric compounds
--2.4 Non-stoichiometric compounds
--2.4 Non-stoichiometric compounds
-Homework for chapter 2
-Test for chapter 2
-3.1 The classification of solid solutions
--3.1 The classification of solid solutions
--3.1 The classification of solid solutions
-3.2 Substitutional solid solution
--3.2 Substitutional solid solution
--3.2 Substitutional solid solution
-3.3 Interstitial solid solution
--3.3 Interstitial solid solution
--3.3 Interstitial solid solution
-3.4 The research method of solid solutions
--3.4 The research method of solid solutions
--3.4 The research method of solid solutions
-3.5 Questions for crystal imperfection and solid solution
--Questions for crystal imperfection and solid solution
-Homework for chapter 3
-Test for chapter 3
-4.1 Melt structure
-4.2 The properties of the melt
--4.2.1 The properties of the melt_viscosity
--4.2.2 The properties of the melt_surface tension
--4.2 The properties of the melt
-4.3 The characteristics of glass
--4.3 The characteristics of glass
--4.3 The characteristics of glass
-4.4 The formation of glass
--4.4.1 The formation of glass_kinetics conditions
--4.4.2 The formation of glass_crystal chemical conditions
-4.5 The structure of glass
-4.6 The typical glass
-4.7 Questions for melt and glass
--Questions for melt and glass
-Test for chapter 4
-5.1 Phase equilibrium in silicate systems
--5.1 Phase equilibrium in silicate system
--5.1 Phase equilibrium in silicate system
-5.2 One-component system phase diagram
--5.2 One-component system phase diagram
--5.2 One-component system phase diagram
-5.3 Applications of one-component diagrams
--5.3 Applications of one-component diagrams
--5.3 Applications of one-component diagrams
-5.4 Binary diagrams
--5.4.1 Binary diagram with eutectic point
--5.4.2 Binary system with a congruent melting compound and one with an incongruent melting compound
--5.4.3 Other five types of phase diagrams of binary systems
-5.5 Applications of binary phase diagrams
--5.5 Applications of binary phase diagrams
--5.5 Applications of binary phase diagrams
-5.6 Ternary diagrams
--5.6.1 Representation of ternary system composition
--5.6.1 Representation of ternary system composition
--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system
--5.6.2 Three-dimensional state diagram and plane projection diagram of a simple ternary system
--5.6.3 (1) Basic types of ternary phase diagrams
--5.6.3 (2) Basic types of ternary phase diagrams
--5.6.3 (3) Basic types of ternary phase diagrams
--5.6.3 Basic types of ternary phase diagrams
-5.7 Applications of ternary phase diagrams
--5.7 Applications of ternary phase diagrams
--5.7 Applications of ternary phase diagrams
-5.8 Research methods of phase equilibrium
--5.8 Research methods of phase equilibrium
--5.8 Research methods of phase equilibrium
-5.9 Questions for phase equilibria
--Questions for phase equilibria
-Homework for chaper 5
-Test for chapter 5
-6.1 Overview of diffusion
-6.2 The kinetic equations of diffusion
--6.2 The kinetic equations of diffusion
--6.2 The kinetic equations of diffusion
-6.3 The thermodynamic equation of diffusion
--6.3 The thermodynamic equation of diffusion
--6.3 The thermodynamic equation of diffusion
-6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient
--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient
--6.4 Diffusion mechanisms and diffusion coefficient
-6.5 Diffusion in solid
-6.6 Factors affecting diffusion
--6.6 Factors affecting diffusion
--6.6 Factors affecting diffusion
-6.7 Questions for diffusion
-Homework for chaper 6
-Test for chapter 6
-7.1 Overview of solid state reactions
--7.1 Overview of solid state reactions
--7.1 Overview of solid state reactions
-7.2 Kinetic equation of solid state reaction
--7.2 Kinetic equation of solid state reaction
-7.3 Factors affecting the solid state reaction
--7.3 Factors affecting the solid state reaction
--7.3 Factors affecting the solid state reaction
-Homeword for chapter 7
-8.1 The categories of phase transformation
--8.1 The categories of phase transformation
--8.1 The categories of phase transformation
-8.2 Crystallization
--8.2.1 Crystallization thermodynamics
--8.2.2 Crystallization kinetics
-8.3 Phase Separation of glass
--8.3 Phase separation of glass
--8.3 Phase separation of glass
-8.4 Questions for phase transformation
--Questions for phase transformation
-Test for chapter 8
-9.1 Overview of sintering
-9.2 The driving forces and models of sintering
--9.2 The driving forces and models of sintering
--9.2 The driving forces and models of sintering
-9.3 Solid state sintering
--9.3.1 Evaporation-Condensation mass transfer
--9.3.2 Diffusion mass transfer
-9.4 Liquid phase sintering
--9.4.2 Solution-Precipitation mass transfer
-9.5 Grain growth and secondary recrystallization
--9.5.2 Secondary recrystallization
--9.5 Grain growth and secondary recrystallization
-9.6 Factors affecting sintering
--9.6 Factors affecting sintering
--9.6 Factors affecting sintering
-9.7 Questions for sintering
-Homework for chapter 9
-Test for chapter 9
