[科普中国]-固相烧结理论

固相烧结理论是指没有液相存在的固态物质间的烧结。对于不同的烧结机理，具有不同的动力学规律，但烧结过程中的扩散传质是最重要的。

简介固相烧结理论是指没有液相存在的固态物质间的烧结。对于不同的烧结机理，具有不同的动力学规律，但烧结过程中的扩散传质是最重要的。

烧结过程在烧结初期，颗粒和颈部形状未发生明显变化，线收缩率小于6%，质点从颗粒间界扩散到颈部表面，空位反向扩散到界面上消失，实际情况中经常是几种机理同时起作用，但往往有一种机理起主导作用。在高温下有较大蒸气压的物料则可能受蒸发-冷凝机理控制，有不同的动力学关系。而在烧结中期颗粒接触处形成一定尺寸的颈部，使球状颗粒变成了多面体，空隙形式也随之变化1。

分类固相烧结按其组元多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。单元系固相烧结纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的松装粉末或压坯在熔点以下温度（一般为绝对熔点温度的2/3~4/5）进行的粉末烧结。单元系固相烧结过程除发生粉末颗粒间粘结、致密化和纯金属的组织变化外，不存在组织间的溶解，也不出现新的组成物或新相。又称为粉末单相烧结。

烧结成分单元系烧结是指单一成分的粉末或者单一成分粉末压坯的烧结。所谓单一成分有如下几种情况：

①纯金属粉末，如纯铁、纯铜、纯钼粉等；

②合金粉末，如不锈钢粉、青铜粉、黄铜粉等；

③化合物粉末，如WC、MoSi2、Al2O3等。

单元系烧结的特点是在烧结中只发生颗粒之间的冶单元系烧结的特点是在烧结中只发生颗粒之间的冶金结合，没有化学成分和相组织的变化，这类烧结通常是在其熔点的2/3~4/5温度下进行2。

影响烧结过程的因素单元系的烧结性能主要由密度、强度、延性和导电性来衡量。影响这些性能的因素可以归纳为如下几个方面：

1、材料的性质

如材料的表面能、扩散系数、黏性系数、临界剪切应力、蒸气压和蒸发速率，这些因素都会影响到烧结驱动力和烧结颈的长大速度。

2、粉末性质

包括粉末颗粒大小、表面活性（表面活性与表面是否存在氧化膜以及表面的结构完善程度有关，当晶体表面存在大量位错和空位时其活性很高）、晶格活性（晶格缺陷和晶格畸变）和外来物质（杂质、氧化物、吸附气体和烧结气氛）3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学