材料合成与制备第七章热压烧结站长素材SC.CHINAZ.COM2材料合成与制备热压烧结的发展热压烧结的原理热压烧结工艺热压烧结应用实例12343材料合成与制备7.1热压烧结的发展1826年索波列夫斯基首次利用常温压力烧结的方法得到了白金。而热压技术已经有70年的历史，热压是粉末冶金发展和应用较早的一种热成形技术。1912年，德国发表了用热压将钨粉和碳化钨粉制造致密件的专利。1926～1927年，德国将热压技术用于制造硬质合金。从1930年起，热压更快地发展起来，主要应用于大型硬质合金制品、难熔化合物和现代陶瓷等方面。4材料合成与制备热压烧结优点：许多陶瓷粉体(或素坯)在烧结过程中，由于烧结温度的提高和烧结时间的延长，而导致晶粒长大。与陶瓷无压烧结相比，热压烧结能降低烧结和缩短烧结时间，可获得细晶粒的陶瓷材料。5材料合成与制备7.2热压烧结的原理7.2.1热压烧结的概念7.2.2热压烧结的原理7.2.3热压烧结的适用范围6材料合成与制备7.2.1热压烧结的概念烧结是陶瓷生坯在高温下的致密化过程和现象的总称。随着温度的上升和时间的延长，固体颗粒相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为坚硬的只有某种显微结构的多晶烧结体，这种现象称为烧结。烧结是减少成型体中气孔，增强颗粒之间结合，提高机械强度的工艺过程。7材料合成与制备固相烧结是指松散的粉末或经压制具有一定形状的粉末压坯被置于不超过其熔点的设定温度中在一定的气氛保护下，保温一段时间的操作过程。所设定的温度为烧结温度，所用的气氛称为烧结气氛，所用的保温时间称为烧结时间。8材料合成与制备不加压烧结加压烧结烧结过程可以分为两大类：9材料合成与制备热压是指在对置于限定形状的石墨模具中的松散粉末或对粉末压坯加热的同时对其施加单袖压力的烧结过程。热压是指在对置于限定形状的石墨模具中的松散粉末或对粉末压坯加热的同时对其施加单袖压力的烧结过程。热压的优点：热压时，由于粉料处于热塑性状态，形变阻力小，易于塑性流动和致密化，因此，所需的成型压力仅为冷压法的1/10，可以成型大尺寸的A12O3、BeO、BN和TiB2等产品。由于同时加温、加压，有助于粉末颗粒的接触和扩散、流动等传质过程，降低烧结温度和缩短烧结时间，因而抑制了晶粒的长大。10材料合成与制备热压法容易获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体，容易得到细晶粒的组织，容易实现晶体的取向效应和控制台有高蒸气压成分纳系统的组成变化，因而容易得到具有良好机械性能、电学性能的产品。能生产形状较复杂、尺寸较精确的产品。热压的优点：热压法的缺点是生产率低、成本高。11材料合成与制备7.2.2热压烧结的原理固体粉末烧结的过程和特点固体粉末烧结的本征热力学驱动力固相烧结动力学热压过程的基本规律123412材料合成与制备1固体粉末烧结的过程和特点在热力学上，所谓烧结是指系统总能量减少的过程。坯体烧结后在宏观上的变化是：体积收缩，致密度提高，强度增加因此烧结程度可以用坯体收缩率、气孔率或体积密度与理论密度之比等来表征。13材料合成与制备一般烧结过程，总伴随着气孔率的降低，颗粒总表面积减少，表面自由能减少及与其相联系的晶粒长大等变化，可根据其变化特点来划分烧结阶段。烧结初期烧结中期烧结后期14材料合成与制备烧结初期随着烧结温度的提高和时间的延长，开始产生颗粒间的键合和重排过程，这时粒子因重排而相互靠拢，大空隙逐渐消失，气孔的总体积迅速减少，但颗粒间仍以点接触为主，总表面积并没减小。粉料在外部压力作用下，形成一定形状的、具有一定机械强度的多孔坯体。烧结前成型体中颗粒间接触有的波此以点接触，有的则相互分开，保留着较多的空隙，如图7.1(a)。图7.1不同烧结阶段晶粒排列过程示意图15材料合成与制备烧结中期开始有明显的传质过程。颗粒间由点接触逐渐扩大为面接触，粒界面积增加，固-气表面积相应减少，但气孔仍然是联通的，此阶段晶界移动比较容易。在表面能减少的推动力下，相对密度迅速增大，粉粒重排、晶界滑移引起的局部碎裂或塑性流动传质，物质通过不同的扩散途径向颗粒间的...
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