您好,欢迎来到徐州市科达水泥机械制造有限公司官网!

科技创新 诚信立足

24小时咨询电话

13605208018

新闻中心

当前位置:首页 > 新闻中心> 技术支持

烧结机参数及工作原理使用说明【选粉机生产厂家】

更新日期:2022-3-9 11:48:19浏览:

一、烧结概述

烧结是利用热能使粉末坯体致密化的技术。其具体的定义是指多孔状态的坯体在高温条件下,表面积减小、孔隙率降低、力学性能(机械强度等)提高的致密化过程。

坯体在烧结过程中要发生一系列的物理化学变化,如膨胀、收缩气体的产生、液相的出现、旧晶相的消失、新晶相的形成等。

在不同的温度、气氛条件下,所发生变化的内容与程度也不相同从而形成不同的晶相组成和显微结构,决定了陶瓷制品不同的质量和性能。

坯体表面的釉层在烧结过程中也会发生各种物理化学变化,最终形成玻璃态物质,从而具有各种物理化学性能和装饰效果。

烧结机测图-徐州科达机械


二、烧结的驱动力

生坯,颗粒间只有点接触,强度很低,通过烧结,虽然在烧结时既无外力又无化学反应,却能使点接触的颗粒紧密结成坚硬而强度很高的瓷体。

烧结的动力是什么?是粉粒表面能。

粉料的比面积在1-10m2/g,粉料表面自由焓很高,粉料与烧结体相比处于能量不稳定状态,高能量状态有向低能量发展的趋势

粉料在制备过程中,粉碎、球磨等机械能或其它能量以表面能的形式储存在粉体中,造成粉料表面的许多晶格缺陷,使粉体具有较高的活性

粉体的过剩表面能:为烧结的推动力(烧结后总表面积降低3个数量级以上)

陶瓷粉体的表面能约为数百到上千J/mol。

化学反应过程中能量变化可达几万或十几万J/mol相比, 陶瓷粉体的表面能烧结推动力是很小的。

烧结不能自动进行。必须对粉体加温,补充能量,才能使之转变为烧结体。


三、烧结过程中的物质传递

除了推动力外,还必须有物质的传递过程,使气孔逐渐得到填充,使坯体由疏松变得致密。

(1)蒸发和凝聚

(2)扩散

(3)粘滞流动与塑性流动

(4)溶解和沉淀

在烧结过程可能有几种传质机理在起作用

在一定条件下,某种机理占主导地位,条件改变,起主导作用的机理有可能随之改变。


四、固相烧结过程及机理

烧结现象示意图

image.png

a-晶粒重排

b1-疏松堆积的颗粒系统中颗粒中心靠近

b2-紧密堆积的颗粒系统中颗粒中心靠近


五、双球模型

如果烧结粉体的形貌假设都为规则的球形的话,那么整个粉末坯体可以看作两个颗粒之间的烧结。

(a)为未收缩的模型,颗粒之间的距离不发生变化,但是随着烧结时间的增加,颈部尺寸会不断增加,烧结样品开始收缩,其收缩后的几何模型如图(b),颈部增大主要是颗粒接触间物质扩散和坯体收缩造成的。

image.png

初始阶段的双球模型


六、双球模型烧结驱动力和机理

烧结的驱动力主要来源于颗粒表面曲率的变化而造成的体积压力差、空位浓度差和蒸汽压差,这些均可促使物质扩散;压力差、空位浓度差、蒸汽压差与曲率半径成反比(1/r)

image.png


七、固相烧结的主要传质方式是扩散传质

存在表面扩散、晶界扩散和体积扩散,不是每种扩散传质均能导致材料收缩或气孔率降低。

物质以表面扩散或晶格扩散方式从表面传递到颈部,不会引起中心间距的减小,不会导致收缩和气孔率降低

颗粒传质从颗粒体积内或从晶界上传质到颈部,会引起材料的收缩和气孔消失,真正导致材料致密化。

材料的组成、颗粒大小、显微结构(气孔、晶界)、温度、气氛及添加剂等都会影响扩散传质,进而影响材料的烧结。


八、液相烧结过程及机理

有液相参加的烧结称为液相烧结。粉料中含少量杂质,在烧结中出现液相;或某一组分在高温下熔融出现液相;

流动传质比扩散传质速度要快的多,烧结速率高,导致在更低的温度下获得致密的烧结体;

液相烧结具体的条件:

液相对固相颗粒的润湿;固相在液相中有相当的溶解度;液相具有合适的粘度;具有相当数量的液相

image.png


九、颗粒重排

烧结温度提高,通过粘性流动或因颗粒接触点处局部应力的作用,分散在足够数量的液相中的固体颗粒发生重排,得到了比较紧密的堆积。

重排的驱动力来自毛细管力的不平衡。这种不平衡来自颗粒和颗粒尺寸的分布、颗粒的不规则形状、坯体中局部密度波动以及材料性质的各向异性。

假设两颗粒间的有一牛顿型液体,形变速率与施加在颗粒上的剪切应力成正比。因此,得到的致密化速率

image.png

十、溶解-沉淀

较小的固体颗粒或颗粒表面凸起部分溶解,在较大颗粒表面沉积晶粒长大和晶粒形状变化,进一步致密化。

对于多组分系统,在受压颗粒接触区的高溶解物,通过液相扩散向晶粒非受压区迁移,然后在非受压(自由)固相表面再沉淀。

image.png


十一、气孔排除

在烧结中期,相互连续的气孔通道开始收缩,形成封闭的气孔,气孔封闭后,进入最后阶段。

在烧结末期,几个过程可以同时发生,包括晶粒和气孔的生长和粗化,液相组分扩散进入固相,固相、液相或气相间反应产物的形成。

液相烧结在结构陶瓷、电子陶瓷等领域大量应用。

纯Si3N4难进行固相烧结, 须加入添加剂, 如MgO, Y2O3, Al2O3

在高温时添加剂和α-Si3N4颗粒表面的SiO2, 形成硅酸盐液相, 并能润湿和溶解α-Si3N4,在烧结温度下,析出β-Si3N4。


徐州科达水泥机械制造有限公司

公司地址

江苏省徐州市大彭镇田巷

联系我们

Tel : 13605208018
Fax :0516-85758076
手机 : 13605208018 陈来如

Copyright @ 2020 xzkdjx.com.All rights reserved. [徐州科达水泥机械制造有限公司 版权所有] 备案号:苏ICP备11048128号-1  DMOZ中文网站分类目录-免费收录各类优秀网站的中文网站目录.