當前位置：無壓燒結的原理及過程
發布時間：2020-03-22 22:36:00
無壓燒結的原理是：在無外界壓力條件下，將具有一定形狀的坯體放在一定溫度和氣氛條件下經過物理化學過程變成致密、體積穩定、具有一定性能的固結致密塊體的過程。無壓燒結是通過粉末顆粒間的黏結完成致密化過程，其驅動力主要是孔隙表面自由能的降低。
因此，致密化過程也就是粉體壓制件（生坯）中孔表面積的減小過程，當然也就是孔體積的減小過程。對于金屬粉體的壓制件，由于金屬顆粒在壓制過程中能產生變形，所以可以直接達到90%的致密度，此時需要除去的孔隙率已經非常小了，只需要在一個很低的溫度下燒結一段時間就可以消除殘余的孔隙度并建立起共格晶界。燒結過程是否完成可以通過監測樣品的硬度來判斷。當金屬晶粒大于10nm時，硬度一開始會隨著燒結的進行而增加，生坯建立起真實固體的微結構特征。當硬度開始減小時，說明晶粒開始生長，再延長燒結已無意義。遺憾的是，對納米晶金屬，其燒結機理的研究還未見有文獻報道。
納米晶陶瓷能壓緊的程度遠低于納米晶金屬，因此要使它們達到足夠的致密度需要進行很好的燒結。所以，對納米晶陶瓷燒結過程的研究就要深入得多。燒結過程中納米晶陶瓷的致密化所遵循的規律與傳統陶瓷的燒結過程一般不同，致密化過程包括三個階段。
1.相鄰顆粒的接觸點上出現瓶頸生長。
2.陶瓷呈海綿狀結構，管狀孔道形成巨大網絡，孔口一直開到陶瓷樣品的外表面上。隨著管狀孔收縮，其直徑越來越小，致密化不斷進行，大部分的致密化就是在這一階段完成的。一旦這些孔的長徑比足夠大，它們就變得很不穩定，從而斷開形成孤立的、封閉的球形孔。
因此，致密化過程也就是粉體壓制件（生坯）中孔表面積的減小過程，當然也就是孔體積的減小過程。對于金屬粉體的壓制件，由于金屬顆粒在壓制過程中能產生變形，所以可以直接達到90%的致密度，此時需要除去的孔隙率已經非常小了，只需要在一個很低的溫度下燒結一段時間就可以消除殘余的孔隙度并建立起共格晶界。燒結過程是否完成可以通過監測樣品的硬度來判斷。當金屬晶粒大于10nm時，硬度一開始會隨著燒結的進行而增加，生坯建立起真實固體的微結構特征。當硬度開始減小時，說明晶粒開始生長，再延長燒結已無意義。遺憾的是，對納米晶金屬，其燒結機理的研究還未見有文獻報道。
納米晶陶瓷能壓緊的程度遠低于納米晶金屬，因此要使它們達到足夠的致密度需要進行很好的燒結。所以，對納米晶陶瓷燒結過程的研究就要深入得多。燒結過程中納米晶陶瓷的致密化所遵循的規律與傳統陶瓷的燒結過程一般不同，致密化過程包括三個階段。
1.相鄰顆粒的接觸點上出現瓶頸生長。
2.陶瓷呈海綿狀結構，管狀孔道形成巨大網絡，孔口一直開到陶瓷樣品的外表面上。隨著管狀孔收縮，其直徑越來越小，致密化不斷進行，大部分的致密化就是在這一階段完成的。一旦這些孔的長徑比足夠大，它們就變得很不穩定，從而斷開形成孤立的、封閉的球形孔。
3.封閉的孔消失，完成燒結過程的Z后階段。下圖為三個燒結階段的示意圖。
