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越南黃花梨系列

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特種陶瓷的主要制備工藝過程包括坯料制備、成型和燒結(jié)三步。在成型工藝完成后，燒結(jié)可以控制晶粒的生長，對材料的使用性能影響至關(guān)重大。到目前為止，陶瓷燒結(jié)技術(shù)一直是人們不斷突破的領(lǐng)域。

特種陶瓷燒結(jié)原理

燒結(jié)是指成型后的坯體在高溫作用下、通過坯體間顆粒相互粘結(jié)和物質(zhì)傳遞，氣孔排除，體積收縮，強(qiáng)度提高、逐漸變成具有一定的幾何形狀和堅(jiān)固燒結(jié)體的致密化過程。在宏觀和微觀上對燒結(jié)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，可以看到宏觀上，燒結(jié)后的產(chǎn)物體積收縮，致密度提高，強(qiáng)度增加。微觀上，氣孔形狀改變，晶體長大，成份變化（摻雜元素）。按照燒結(jié)過程中的變化，主要將燒結(jié)分為以下階段：

1

燒結(jié) 前期階段

2

燒結(jié)后期階段

陶瓷燒結(jié)主要可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)，并分別對應(yīng)著不同的反應(yīng)機(jī)理。液相燒結(jié)的反應(yīng)機(jī)理可簡單歸納為熔化、重排、溶解-沉淀、氣孔排除；按照燒結(jié)體的結(jié)構(gòu)特征，將固相燒結(jié)機(jī)理劃分為3個(gè)階段：燒結(jié)初期、燒結(jié)中期和燒結(jié)后期。

固相燒結(jié)示意圖

燒結(jié)前期：在燒結(jié)初期，顆粒相互靠近，不同顆粒間接觸點(diǎn)通過物質(zhì)擴(kuò)散和坯體收縮形成頸部。在這個(gè)階段，顆粒內(nèi)的晶粒不發(fā)生變化，顆粒的外形基本保持不變。

燒結(jié)中期：燒結(jié)頸部開始長大，原子向顆粒結(jié)合面遷移，顆粒間距離縮小，形成連續(xù)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。該階段燒結(jié)體的密度和強(qiáng)度都增加。

燒結(jié)后期：一般當(dāng)燒結(jié)體密度達(dá)到90%，燒結(jié)就進(jìn)入燒結(jié)后期。此時(shí)，大多數(shù)孔隙被分隔，晶界上的物質(zhì)繼續(xù)向氣孔擴(kuò)散、填充，隨著致密化繼續(xù)進(jìn)行，晶粒也繼續(xù)長大。這個(gè)階段燒結(jié)體主要通過小孔隙的消失和孔隙數(shù)量的減少來實(shí)現(xiàn)收縮，收縮緩慢。

特種陶瓷燒結(jié)方法

人們根據(jù)不同的依據(jù)分別對陶瓷的燒結(jié)方法進(jìn)行分類，其特點(diǎn)及適用范圍如下：

陶瓷燒結(jié)方法簡介

影響燒結(jié)的因素

1

粉末顆粒度

細(xì)顆粒增加燒結(jié)推動(dòng)力，縮短原子擴(kuò)散距離，提高顆粒在液相中的溶解度，導(dǎo)致燒結(jié)過程加速，但是過細(xì)的顆粒容易吸附大量氣體，妨礙顆粒間的接觸，阻礙燒結(jié)，因此必須根據(jù)燒結(jié)條件合理的選擇粒度。

2

外加劑的作用

固相燒結(jié)中，外加劑可通過增加缺陷促進(jìn)燒結(jié)；液相燒結(jié)中，外加劑可通過改變液相的性質(zhì)來促進(jìn)燒結(jié)。

3

燒結(jié)溫度和時(shí)間

提高燒結(jié)溫度對固相擴(kuò)散等傳質(zhì)有利，但過高的溫度會(huì)促使二次結(jié)晶，使材料性能惡化。燒結(jié)的低溫階段以表面擴(kuò)散為主，高溫階段以體積擴(kuò)散為主，低溫?zé)Y(jié)時(shí)間過長對致密化不利，是材料的性能變壞，因此通常采用高溫短時(shí)燒結(jié)提高材料的致密度。

4

燒結(jié)氣氛

在空氣中燒結(jié)，會(huì)使晶體生成空位、造成缺陷，所以燒結(jié)不同的基體材料要對氣氛進(jìn)行選擇。而氣氛對燒結(jié)的影響又十分復(fù)雜。一般材料如TiO2、BeO、Al2O3等，在還原氣氛中燒結(jié)，氧可以直接從晶體表面逸出，形成缺陷結(jié)構(gòu)，從而利于燒結(jié)；非氧化物陶瓷，由于在高溫下易被氧化，因而在氮?dú)饧岸栊詺怏w中進(jìn)行燒結(jié)；PZT陶瓷，為防止Pb的揮發(fā)，要求加氣氛片或氣氛粉體進(jìn)行密閉燒結(jié)。

5

成型壓力

坯體的成型壓力也對材料的性能影響至關(guān)重要。成型壓力越大，坯體中顆粒接觸的越緊密，燒結(jié)時(shí)擴(kuò)散阻力越??；過高的成型壓力又會(huì)是粉料發(fā)生脆性斷裂，不利于燒結(jié)。

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