当前位置：无压烧结的原理及过程
发布时间：2020-03-22 22:36:00
无压烧结的原理是：在无外界压力条件下，将具有一定形状的坯体放在一定温度和气氛条件下经过物理化学过程变成致密、体积稳定、具有一定性能的固结致密块体的过程。无压烧结是通过粉末颗粒间的黏结完成致密化过程，其驱动力主要是孔隙表面自由能的降低。
因此，致密化过程也就是粉体压制件（生坯）中孔表面积的减小过程，当然也就是孔体积的减小过程。对于金属粉体的压制件，由于金属颗粒在压制过程中能产生变形，所以可以直接达到90%的致密度，此时需要除去的孔隙率已经非常小了，只需要在一个很低的温度下烧结一段时间就可以消除残余的孔隙度并建立起共格晶界。烧结过程是否完成可以通过监测样品的硬度来判断。当金属晶粒大于10nm时，硬度一开始会随着烧结的进行而增加，生坯建立起真实固体的微结构特征。当硬度开始减小时，说明晶粒开始生长，再延长烧结已无意义。遗憾的是，对纳米晶金属，其烧结机理的研究还未见有文献报道。
纳米晶陶瓷能压紧的程度远低于纳米晶金属，因此要使它们达到足够的致密度需要进行很好的烧结。所以，对纳米晶陶瓷烧结过程的研究就要深入得多。烧结过程中纳米晶陶瓷的致密化所遵循的规律与传统陶瓷的烧结过程一般不同，致密化过程包括三个阶段。
1.相邻颗粒的接触点上出现瓶颈生长。
2.陶瓷呈海绵状结构，管状孔道形成巨大网络，孔口一直开到陶瓷样品的外表面上。随着管状孔收缩，其直径越来越小，致密化不断进行，大部分的致密化就是在这一阶段完成的。一旦这些孔的长径比足够大，它们就变得很不稳定，从而断开形成孤立的、封闭的球形孔。
因此，致密化过程也就是粉体压制件（生坯）中孔表面积的减小过程，当然也就是孔体积的减小过程。对于金属粉体的压制件，由于金属颗粒在压制过程中能产生变形，所以可以直接达到90%的致密度，此时需要除去的孔隙率已经非常小了，只需要在一个很低的温度下烧结一段时间就可以消除残余的孔隙度并建立起共格晶界。烧结过程是否完成可以通过监测样品的硬度来判断。当金属晶粒大于10nm时，硬度一开始会随着烧结的进行而增加，生坯建立起真实固体的微结构特征。当硬度开始减小时，说明晶粒开始生长，再延长烧结已无意义。遗憾的是，对纳米晶金属，其烧结机理的研究还未见有文献报道。
纳米晶陶瓷能压紧的程度远低于纳米晶金属，因此要使它们达到足够的致密度需要进行很好的烧结。所以，对纳米晶陶瓷烧结过程的研究就要深入得多。烧结过程中纳米晶陶瓷的致密化所遵循的规律与传统陶瓷的烧结过程一般不同，致密化过程包括三个阶段。
1.相邻颗粒的接触点上出现瓶颈生长。
2.陶瓷呈海绵状结构，管状孔道形成巨大网络，孔口一直开到陶瓷样品的外表面上。随着管状孔收缩，其直径越来越小，致密化不断进行，大部分的致密化就是在这一阶段完成的。一旦这些孔的长径比足够大，它们就变得很不稳定，从而断开形成孤立的、封闭的球形孔。
3.封闭的孔消失，完成烧结过程的Z后阶段。下图为三个烧结阶段的示意图。
