陶瓷的烧结原理及工艺

第七章

陶瓷的烧结原理及工艺陶瓷的烧结理论 陶瓷的烧结方法 陶瓷烧结后的处理

第一节 第二节 第三节

第一节概述定 义：

陶瓷的烧结理论

烧结是指高温条件下，坯体表面积减小， 烧结是指高温条件下，坯体表面积减小，孔隙率降 低、机械性能提高的致密化过程。 机械性能提高的致密化过程。

烧结驱动力： 烧结驱动力：粉体的表面能降低和系统自由能降低。 粉体的表面能降低和系统自由能降低。

烧结的主要阶段： 烧结的主要阶段：1)烧结前期阶段(坯体入炉——90%致密化) )烧结前期阶段(坯体入炉 %致密化) 粘结剂等的脱除：如石蜡在250~400℃全部汽化 ① 粘结剂等的脱除：如石蜡在 ~ ℃ 挥发。 挥发。 ② 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小， 随着烧结温度升高，原子扩散加剧，孔隙缩小， 颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小， 颗粒间由点接触转变为面接触，孔隙缩小，连通孔 隙变得封闭，并孤立分布。 隙变得封闭，并孤立分布。 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。 ③ 小颗粒间率先出现晶界，晶界移动，晶粒长大。

2)烧结后期阶段 ) 孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处， ① 孔隙的消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙处， 使孔隙逐渐消除。 使孔隙逐渐消除。 晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。 ② 晶粒长大：晶界移动，晶粒长大。

烧结的分类： 烧结的分类： 固相烧结(只有固相传质) 固相烧结(只有固相传质) 烧 结 液相烧结(出现液相) 液相烧结(出现液相) 气相烧结(蒸汽压较高) 气相烧结(蒸汽压较高)

烧结过程的物质传递气相传质(蒸发与凝聚为主) 气相传质(蒸发与凝聚为主) 烧结过程 中的物质 传递 固相传质(扩散为主) 固相传质(扩散为主) 液相传质(溶解和沉淀为主) 液相传质(溶解和沉淀为主)

影响烧结的因素原料粉末的粒度 烧结温度 影响因素 烧结时间 烧结气氛

第二节烧结分类

陶瓷的烧结方法

常压烧结 按压力分类 压力烧结 普通烧结 按气氛分类 氢气烧结 真空烧结

固相烧结 液相烧结 按反应分类 气相烧结 活化烧结 反应烧结

常见的烧结方法普通烧结传统陶瓷在隧道窑中进行烧结， 传统陶瓷在隧道窑中进行烧结，特种陶瓷大都在电 窑中进行烧结。 窑中进行烧结。

热压烧结热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力， 热压烧结是在烧结过程中同时对坯料施加压力，加 速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低， 速了致密化的过程。所以热压烧结的温度更低，烧结时 间更短。 间更短。

热等静压烧结将

粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中， 将粉体压坯或装入包套的粉体放入高压容器中，在 高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。 高温和均衡的气体压力作用下，烧结成致密的陶瓷体。

真空烧结将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。 将粉体压坯放入到真空炉中进行烧结。真空烧结有 利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除， 利于粘结剂的脱除和坯体内气体的排除，有利于实现高 致密化。 致密化。

其他烧结方法反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延( 反应烧结、气相沉积成形、高温自蔓延(SHS)烧 ) 结、等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、 等离子烧结、电火花烧结、电场烧结、超高压烧结、 微波烧结等

第三节表面施釉

陶瓷烧结的后处理

表面施釉是通过高温加热， 表面施釉是通过高温加热，在陶瓷表面烧附一层玻 璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、 璃状物质使其表面具有光亮、美观、绝缘、防水等优异 性能的工艺方法。 性能的工艺方法。

工艺过程 釉浆制备 涂 釉 烧 釉

陶瓷的加工为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、 为改善烧结后的陶瓷制件的表面光洁度、精确尺寸 或去除表面缺陷等，常利用磨削、 或去除表面缺陷等，常利用磨削、激光以及超声波等加 工方法对其进行处理。 工方法对其进行处理。

陶瓷的封接在很多场合，陶瓷需要与其他材料封接使用。 在很多场合，陶瓷需要与其他材料封接使用。常用 的封接技术有：玻璃釉封接、金属化焊料封接、 的封接技术有：玻璃釉封接、金属化焊料封接、激光焊 接、烧结金属粉末封装等。 烧结金属粉末封装等。