中國粉體網(wǎng)訊 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
①粘結(jié)劑等的脫除：如石蠟在250~400℃全部汽化揮發(fā)。
②隨著燒結(jié)溫度升高,。原子擴(kuò)散加劇，空隙縮小,，顆粒間由點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)槊娼佑|，空隙縮小,，連通孔隙變得封閉,，并孤立分布,。
③小顆粒率先出現(xiàn)晶界，晶界移動,，晶粒變大。
2.燒結(jié)后期階段
①孔隙的消除：晶界上的物質(zhì)不斷擴(kuò)散到孔隙處,，使孔隙逐漸消除。
②晶粒長大：晶界移動,，晶粒長大。
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,，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)時擴(kuò)散阻力越�,�,；過高的成型壓力又會是粉料發(fā)生脆性斷裂,，不利于燒結(jié),。（粉體網(wǎng)編輯整理/橙子）
