下载文档原格式
第九章烧结烧结定义：1、传统定义：（宏观定义）一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程。
2、微观定义：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末产生强度并导致致密化和再结晶的过程。
第一节概述烧结的目的是把粉状材料转变为块体材料，并赋予材料特有的性能。
烧结得到的块体材料是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。
烧结直接影响显微结构中晶粒尺寸和分布、气孔大小形状和分布及晶界的体积分数等。
从材料动力学角度看，烧结过程的进行，依赖于基本动力学过程—-扩散，因为所有传质过程都依赖于质点的迁移。
一、烧结的定义压制成型后的粉状物料在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整个的过程。
二、烧结分类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。
所设定的温度称为烧结温度，所用的气氛称为烧结气氛，所用的保温时间称为烧结时间。
液相烧结也是二元系或多元系粉末烧结过程，但烧结温度超过某一组元的熔点，因而形成液相。
活化烧结和液相烧结可以大大提高原子的扩散速率，加速烧结过程，因而出现了把它们统称为强化烧结的趋势。
对松散粉末或粉末压坯同时施以高温和外压，则是所谓的加压烧结。
热压是指对置于限定形状的石墨模具中的松散粉或对粉末压坯加热的同时对其施加单轴压力的烧结过程。
热等静压是指对装于包套之中的松散粉末加热的同时对其施加各向同性的等静压力的烧结过程。
1、烧结与烧成烧结：仅指粉料经加热而致密化的物理过程烧成：包括粉料在加热过程中发生的一切物理和化学变化，例如：气体排除、相变、熔融；氧化、分解、固相反应等2、烧结和熔融烧结是在远低于熔融温度下进行的，至少有一组元处于固态熔融则所有组元转变为液相3、烧结与固相反应固相反应：至少有两个组份参加，产物不同于任一反应物烧结：可单或多组分，不发生化学反应，表面能推动下实现致密化的过程第二节烧结过程及机理一、烧结过程(一)烧结温度对烧结体性质的影响图5是新鲜的电解铜粉(用氢还原的)，经高压成型后，在氢气气氛中于不同温度下烧结2小时然后测其宏观性质：密度、比电导、抗拉强度，并对温度作图，以考察温度对烧结进程的影响。
固相烧结法
固相烧结法是一种制备材料的方法，主要是通过将单元系固相粉末、化合物或均匀固溶体在熔点以下温度进行烧结。
固相烧结过程大致分为低温阶段、中温阶段和高温阶段。
在低温阶段，主要发生金属的回复、吸附气体和水分的挥发、压坯内成形剂的分解和排除。
中温阶段开始发生再结晶、粉末颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒接触界面形成烧结颈，烧结体强度明显提高，而密度增加较慢。
在高温阶段，扩散和流动充分进行并接近完成，烧结体内的大量闭孔逐渐缩小，孔隙数量减少，烧结体密度明显增加。
在固相烧结过程中，扩散传质是最重要的，同时颗粒和颈部的形状也会发生变化。
固相烧结法可以根据其组元多少分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。
单元系固相烧结过程中，只发生粉末颗粒间粘结、致密化和纯金属的组织变化，不存在组织间的溶解，也不出现新的组成物或新相。
该方法适用于制备各种金属材料、陶瓷材料和复合材料等，广泛应用于材料科学和工程领域。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
烧结传质方式
烧结传质方式是一种常用的固废处理方法，它通过将固体物质的粒状颗粒在高温下进行烧结，使其融合成固体块状，以此实现传质的过程。
下面是一种常见的烧结传质方式的步骤：
1. 准备：将待处理的固体物质进行粉碎，使其颗粒尺寸均匀。
选用合适的添加剂，如矿石、陶瓷等，以提高烧结效果。
2. 混合：将粉状物料与添加剂充分混合，确保均匀分布。
3. 压制：将混合后的物料放入压制机或螺旋压制机中，施加适当的压力，使其成为坚固的块状。
4. 烧结：将压制后的块状物料放入烧结炉中，在高温环境下进行烧结。
通过加热，物料中的各个颗粒被熔化并融合在一起，形成固体块状。
5. 冷却：待烧结完成后，停止加热，让烧结块自然冷却至室温。
6. 使用：冷却后的烧结块可以用于不同的领域，如建筑材料、石化工业等。
根据具体需求，可以进行进一步的加工或利用。
需要注意的是，烧结传质方式在实际应用中需要根据具体情况进行参数的调整，如温度、压力、添加剂配比等。
合理的烧结传质方式有助于提高资源利用率和降低环境污染。
第二章晶体结构2.1名词解释晶体由原子(或离子分子等)在空间作周期性排列所构成的固态物质晶胞是能够反应晶体结构特征的最小单位, 晶体可看成晶胞的无间隙堆垛而成。
晶体结构中的平行六面体单位点阵(空间点阵) 一系列在三维空间按周期性排列的几何点.对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合,又叫点群.空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合布拉菲格子把基元以相同的方式放置在每个格点上，就得到实际的晶体结构。
基元只有一个原子的晶格称为布拉菲格子。
范德华健分子间由于色散、诱导、取向作用而产生的吸引力的总和配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数.2.2试从晶体结构的周期性论述晶体点阵结构不可能有5次和大于6次的旋转对称?2.3金属Ni具有立方最紧密堆积的结构试问: I一个晶胞中有几个Ni原子？ II 若已知Ni原子的半径为0.125nm，其晶胞边长为多少？2.4金属铝属立方晶系，其边长为0.405nm，假定其质量密度为2.7g/m3试确定其晶胞的布拉维格子类型2.5某晶体具有四方结构，其晶胞参数为a=b,c=a/2,若一晶面在x y z轴上的截距分别为2a 3b 6c,试着给出该晶面的密勒指数。
2.6试着画出立方晶体结构中的下列晶面（001）（110）（111）并分别标出下列晶向[210] [111] [101].2.14氯化铯（CsCl）晶体属于简立方结构，假设Cs+和Cl-沿立方对角线接触，且Cs+的半径为0.170nm Cl-的半径为0.181nm，试计算氯化铯晶体结构中离子的堆积密度，并结合紧密堆积结构的堆积密度对其堆积特点进行讨论。
2.15氧化锂（Li2O）的晶体结构可看成由O2-按照面心立方密堆，Li+占据其四面体空隙中，若Li+半径为0.074nm，O2-半径为0.140nm试计算I Li2O的晶胞常数 II O2-密堆积所形成的空隙能容纳阳正离子的最大半径是多少。
固相烧结原理
固相烧结是一种常用的陶瓷制备方法，它是指通过高温烧结，使固体粉末在高温下熔融、扩散并重结合成致密的块状物质的过程。
固相烧结原理如下：
粉末混合：将原料粉末按照一定比例混合均匀，这是固相烧结的第一步。
压制成型：将混合好的粉末在一定的温度和压力下进行压制成型，形成所需形状的坯体。
初期加热：将压制好的坯体放入炉中进行初期加热，升温速率一般较慢，使得坯体中的水分和有机物挥发，排除空气，避免坯体变形或爆炸。
高温烧结：随着温度的升高，坯体中的原料粉末逐渐熔融、扩散并重结合，形成致密的块状物质。
烧结温度一般高于原料的熔点，但低于其汽化温度，以避免原料挥发。
在烧结过程中，原料颗粒间的间隙逐渐减小，相互靠近，发生扩散，使粒子之间相互连接，形成坚实的固体物质。
降温保持：待坯体达到一定烧结度后，将温度缓慢降低，保持一定温度和时间，使得烧结完成，坯体稳定。
固相烧结的原理是利用高温使原料粉末熔融、扩散、结合成致密的块状物质的过程。
烧结温度、时间、压力、热处理过程等因素会影响固相烧结的结果，需要根据不同的材料和要求进行调整。
固相烧结是制备陶瓷材料的常用方法，应用广泛于陶瓷、电子、航空等领域。
第九章烧结烧结定义：1、传统定义：（宏观定义）一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程。
2、微观定义：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末产生强度并导致致密化和再结晶的过程。
第一节概述烧结的目的是把粉状材料转变为块体材料，并赋予材料特有的性能。
烧结得到的块体材料是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。
烧结直接影响显微结构中晶粒尺寸和分布、气孔大小形状和分布及晶界的体积分数等。
从材料动力学角度看，烧结过程的进行，依赖于基本动力学过程—-扩散，因为所有传质过程都依赖于质点的迁移。
一、烧结的定义压制成型后的粉状物料在低于熔点的高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固整个的过程。
二、烧结分类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。
所设定的温度称为烧结温度，所用的气氛称为烧结气氛，所用的保温时间称为烧结时间。
液相烧结也是二元系或多元系粉末烧结过程，但烧结温度超过某一组元的熔点，因而形成液相。
活化烧结和液相烧结可以大大提高原子的扩散速率，加速烧结过程，因而出现了把它们统称为强化烧结的趋势。
对松散粉末或粉末压坯同时施以高温和外压，则是所谓的加压烧结。
热压是指对置于限定形状的石墨模具中的松散粉或对粉末压坯加热的同时对其施加单轴压力的烧结过程。
热等静压是指对装于包套之中的松散粉末加热的同时对其施加各向同性的等静压力的烧结过程。
1、烧结与烧成烧结：仅指粉料经加热而致密化的物理过程烧成：包括粉料在加热过程中发生的一切物理和化学变化，例如：气体排除、相变、熔融；氧化、分解、固相反应等2、烧结和熔融烧结是在远低于熔融温度下进行的，至少有一组元处于固态熔融则所有组元转变为液相3、烧结与固相反应固相反应：至少有两个组份参加，产物不同于任一反应物烧结：可单或多组分，不发生化学反应，表面能推动下实现致密化的过程第二节烧结过程及机理一、烧结过程(一)烧结温度对烧结体性质的影响图5是新鲜的电解铜粉(用氢还原的)，经高压成型后，在氢气气氛中于不同温度下烧结2小时然后测其宏观性质：密度、比电导、抗拉强度，并对温度作图，以考察温度对烧结进程的影响。
固相烧结的三个阶段
固相烧结的三个阶段包括：
1.初始阶段：原料粉末被压缩成颗粒，然后在高温下开始烧结。
在这个阶段，粉体开始变形并出现一些空隙。
2.中间阶段：随着时间的推移和温度的上升，这些空隙逐渐减少，晶粒开始长大并出现晶间结合。
这个阶段是烧结的主要过程，烧结材料的密度、强度和微观结构也在这个阶段形成。
3.后期阶段：当烧结材料密度接近理论密度时，烧结速度减缓。
在这个阶段，材料不断缩小或失重并且晶粒的长大速度减慢。
最终，固相烧结结束并形成了高密度的块体材料。
控制烧结固体燃耗的方法措施控制烧结固体燃耗的关键是合理控制固体燃料的用量，并采取相应的措施来提高燃烧效率。
1. 影响固体燃料用量的因素：固体燃料用量受多种因素的影响，包括烧结矿质量、烧结机操作参数、烧结过程控制等。
其中，影响固体燃料用量的主要因素包括：- 烧结矿质量：烧结矿中的固体燃料含量和性质会直接影响固体燃料的用量。
烧结矿中固体燃料的含量越高，固体燃料的用量就越大。
- 烧结机操作参数：烧结机的操作参数，如烧结温度、烧结速度、烧结气氛等，会对固体燃料的用量产生影响。
较高的烧结温度和速度会增加固体燃料的用量。
- 烧结过程控制：烧结过程中的控制策略和操作技术也会对固体燃料的用量产生影响。
合理的烧结过程控制可以降低固体燃料的用量。
2. 固体燃料用量判断：确定固体燃料用量的判断主要是根据烧结矿的燃烧带温度和厚度、垂直烧结速度、烧结气氛、烧结矿转鼓强度和还原性等因素来综合考虑。
根据实际生产情况和经验，可以通过调整固体燃料用量来达到最佳的燃烧效果。
3. 降低烧结固体燃耗的主要措施：为了降低烧结固体燃耗，可以采取以下主要措施：(1)提高料温：通过提高料温，可以增加烧结料带入的物理热，减少废气带走的热量。
可以采用预热设备或利用环冷机的余热回收来提高料温。
(2)调整原料配比：增加氧化放热原料（如含有高热值的燃料），减少吸热原料，以提高燃烧效率。
(3)充分利用固体燃料的燃烧热：通过优化燃烧过程，充分利用固体燃料的燃烧热，减少能量的损失。
（4）提高成品率采取多种有效措施，如加强原料中和混匀、返矿平衡、稳定烧结料水碳操作、减少漏风提高有效风量、抑制边部效应、微负压点火、低负压烧结、稳定控制烧结终点等，改善烧结矿质量，提高成品率，降低内返率。
（5）改进工艺技术强力混合机混匀和强化制粒，实施厚料层低水低碳烧结，降低上层烧结矿比例，增加料层自动蓄热所提供的热量。
料层厚度+100mm，燃耗-1～2Kg/t。
高碱度低温烧结，提高烧结过程氧位，控制烧结料中Al2O3/SiO2在0.1～0.35，改变粘结相的生成条件，减少硅酸盐粘结相，充分发展以铝硅铁酸钙系粘结相和原生赤铁矿为主的非均相烧结矿，降低烧结矿FeO含量，提高软化和熔化温度，改善软熔性。
固相烧结是混合粉末或者样品在高温下物质相互扩散，使微观离散颗粒逐渐形成连续的固态结构，此过程样品整体自由能降低,然而强度提高.固相烧结过程包含了表面扩散、晶界扩散、晶界迁移、颗粒重排等烧结机制的作用.3。
3。
2工艺流程的说明:(1)配料：流程与要求:1）按照化学方程式严格计算配比.2)原料质量要计入纯度。
3)应该尽量采用较光滑的，不吸水的称量用纸。
4）称量完毕的药品直接放入球磨罐，不能与其他介质接触。
5)钥匙在使用之前与每次换料之前必须要严格擦洗干净。
6)称量准确，一般应该精确到小数点后3位，误差不能超过0.5mg。
(2）混合：流程与要求：1）使用球磨机，球磨既使得物料颗粒变细又使得不同组分可以充分混合。
2）方式为湿磨，湿磨可以增大研磨效率,有利于粉料的细化。
3)球磨介质的选取应该不溶解原材料。
使该介质淹没锆球。
4）溶剂的添加必须采用注射器量取，量以磨完后料成浆状为宜.出料时可适宜添加溶剂。
5）球磨罐磨料以30g左右为宜，一般不超过50g。
相应的锆球比例（直径10：6。
5:5）=（质量70：100：120）。
其中，本次试验的球磨介质是无水乙醇，取量为45ml。
另外，采用锆球是防止引起样品的介电性能降低。
将聚酯罐放入行星式球磨机，以225r/min转速球磨12小时，使原料混合均匀。
完成后，将浆状药品放入烘干机中烘干。
(3)预烧:流程与要求:1）采用压块预烧，增大接触面积和结合力，降低预烧温度，方便反应，较少挥发。
2）压片压力为6-8Mpa。
3)预烧温度的选择要求：生成纯相；颗粒均匀，颗粒不能太大，可用XRD 检测。
本次试验是采用的压块预烧，模具的直径为30mm，压片厚度为18mm,压力为8Mpa。
温度为450o C，预烧180min。
（4)粉碎:流程与要求：1)一般先采用研钵粗磨，然后用球磨机精磨。
2)研钵使用过程中要注意：大颗粒要压碎，不能直接磨，导致损伤研钵并引入杂质。
3)粗磨要磨到肉眼看不到颗粒为止。
一烧结基本原理烧结是一种将粉末状物质通过加热处理，使其颗粒间发生结合，形成致密坚固固体的加工工艺。
烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散和粘结现象。
粉末颗粒间的表面扩散是指在高温下，粉末颗粒表面的原子或离子因能量梯度而发生位移，从而扩散到颗粒表面。
在颗粒接触面上，颗粒表面扩散相遇时，就会发生粒间结合。
而粘结是颗粒间相互吸附，并形成新的键合力。
烧结的主要工艺分为两个阶段：初级焙烧和二次烧结。
初级焙烧是将粉末颗粒在升温的重力作用下接触、聚结和烧结的过程。
通过初级焙烧可以使粉末颗粒间的结合力增强，颗粒之间的间隙减小，从而增加烧结体的密实性。
在初级焙烧过程中，粉末颗粒表面的扩散使颗粒间形成颗粒接触，再通过粘结力增强颗粒间的粘结，并最终使粉末颗粒相互结合成为一体。
二次烧结是在初级焙烧的基础上进行的再烧结过程。
在初级焙烧中已形成的颗粒结合体在二次烧结中会继续收缩，使得颗粒之间的间隙进一步减小，从而提高烧结体的致密性。
在二次烧结的过程中，粉末颗粒表面扩散再次发生，使得原本疏松的颗粒结合体进一步密实与凝结。
烧结的基本原理在于高温下的颗粒表面扩散和粘结，这些现象使粉末颗粒相互结合成为一体，从而形成坚固致密的烧结体。
烧结常用于金属和陶瓷等材料的加工过程中，可以改善材料的强度、致密性、耐磨性和导热性等性能。
烧结还可以制备各种复杂形状和高精度的工件，广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等领域。
同时，烧结也是一种高效的资源利用方式，可以回收再利用废弃粉末，减少资源浪费。
总之，烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散和粘结现象，在高温下使粉末颗粒相互结合成为一体，从而形成致密坚固的固体。
烧结是一种重要的材料制备工艺，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
