坯体变成致密的多晶体的方法--烧结

坯体变成致密的多晶体的方法--烧结

固态坯体在烧结之前是由许许多多单个的固体微粒所组成的，在坯体中含有大量的气孔，气孔率约为25一60%，具体数值取决于材料自身的特性和所使用的成型方法与技术。如果对固态坯体进行加热，坯体中物质的质点会发生迁移，高达某一温度，坯体将随时间的延长而发生收缩，在低于熔点的温度下，坯体变成致密的多晶体，这种过程称为烧结。

在烧结过程中，发生的主要变化为微粒或晶粒尺寸与形状的变化，以及气孔尺寸与形状的变化。在烧结完全致密体的最后阶段，气孔将从固体材料中完全消失。

烧结而导致材料致密化的基本推动力是系统表而能的下降，原来的固气界面逐步消除而形成新的低能量的固固界面。由于固态传质在高温时才具有显著的速率，因而烧结过程在高温时才能真正地进行。烧结温度一般为材料熔融温度的0.8一0.9 倍，具体温度值取决于材料自身的特性与其它的外部条件（例如压力与气氛等)。

固态坯经过烧结后，宏观上出现的变化为收缩、致密化与强度增大。因此烧结的程度与速率常常可以用收缩率、气孔率、密度（实际密度或相对密度) 等及其与时间的关系来表征，这就是通常所说的烧结动力学特点。
在过去的岁月里，许多学者研究了各种类型的烧结动力学诸如纯固相烧结、有液相参与的固态烧结及热压烧结等，建立了不少在实验基础上的施结动力学模型。这些模型是基于固态微粒或晶粒以及气孔的形状与尺寸的变化而建立的，根据烧结过程的三个阶而将之分为三类: (1)初期模型--描述球形料粒 之间接触面积扩展及素坯收缩率为 0一5%阶段的模型 。 (2)中期模型一一描述材料经过初期烧结后，管状气孔沿着三叉晶界边界排除出烧结体阶段的模型。这一过程的终点通常以烧结体的气孔率降到5%为标志。 (3)后期型一一描述球形的气孔沿着四叉晶界角落排除出烧结体及烧结体最终密度达到或接近理论数值之阶段的模型。

烧结研究与实验的工作成果是十分广泛而丰富的，产业部门对于在烧结固体材料时如何使用最廉价的原料与技术而获取最佳性能的材料，以及如何使材料性能有高度的重复性提出了越来越高的要求。因此，烧结研究在理论上、技术上与经济上的意义是十分重大的。