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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 无机非金属 » 陶瓷材料 » 【讨论】热压烧结陶瓷的强度与无压烧结陶瓷强度比较
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shmily505

铜虫 (正式写手)

无线风筝

[交流] 【讨论】热压烧结陶瓷的强度与无压烧结陶瓷强度比较

在陶瓷制备中，通常采用热压烧结和无压烧结两种手段。
(a)在不加烧结助剂，(b)最终所得陶瓷的致密度相同，(c)平均晶粒尺寸D无压热压的而情况下，无压烧结陶瓷的抗弯强度依然低于热压烧结所得陶瓷的强度。

1.为什么？
2.请推荐几篇相关英文参考文献。
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[ Last edited by shmily505 on 2009-9-6 at 10:37 ]
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－－静、净、竞、精、敬
1楼 2009-09-05 16:29:40
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super7

木虫 (著名写手)
无压烧结过程中为了保证一定的致密度，往往需要添加液相形成物，这些东西一起反应来保证最后的致密收缩，但往往也劣化了强度。无压烧结的优点在于可以大批量生成，所以如何计算收缩率已经添加什么样的添加剂是至关重要的。热压烧结的优点在于压力有助于到达一定的致密度，对添加剂的需求少，但大批量的生产效率不高。
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2楼2009-09-05 20:28:48
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shmily505

铜虫 (正式写手)

无线风筝
引用回帖:
Originally posted by super7 at 2009-9-5 20:28:
无压烧结过程中为了保证一定的致密度，往往需要添加液相形成物，这些东西一起反应来保证最后的致密收缩，但往往也劣化了强度。无压烧结的优点在于可以大批量生成，所以如何计算收缩率已经添加什么样的添加剂是至关 ...

-------------------谢谢，但这解释不了在不用烧结助剂的前提下，热压和无压烧结所得致密度相同、晶粒尺寸相同的陶瓷，依然是热压烧结所制备的陶瓷材料强度高。
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－－静、净、竞、精、敬
3楼2009-09-05 22:44:48
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失落的候鸟

金虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★
shmily505(金币+5,VIP+0): 9-6 10:27
LZ说的强度应该是指抗弯强度，抗弯强度与晶粒尺寸成反比，和断裂韧性成正比。如果颗粒大小相同，就应该与韧性有很大关系。热压烧结是在加热加压的情况下进行的，在短时间内达到很高的压力和温度，陶瓷的微观裂纹就比较少，从而韧性较好，强度也大。
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4楼2009-09-05 23:36:17
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ylzhdr

铜虫 (小有名气)

我的建议-DR张

我是搞高温结构陶瓷的 我以前下载过一些文章 关于烧结方面的。我可以推荐给你，不过我想知道你到底是要做什么呀？同样的材料在不同的烧结助剂条件下 性能差异很大 即使是热压烧结 里面的学问也比较大的。 有些东西不是简单的几句话就能说明白的！！
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5楼2009-09-06 08:53:51
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super7

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by ylzhdr at 2009-9-6 08:53:
我是搞高温结构陶瓷的 我以前下载过一些文章 关于烧结方面的。我可以推荐给你，不过我想知道你到底是要做什么呀？同样的材料在不同的烧结助剂条件下 性能差异很大 即使是热压烧结 里面的学问也比较大的。 有些东西 ...

严重同意。另外讨论这类问题时，断言晶粒尺寸一样这样说法也是不严谨的，晶粒尺寸本身就是个统计的概念，平均晶粒尺寸接近而正态分布的尺寸相差很大的例子也是很多的，显然这类材料的性能会有比较大的差异。

[ Last edited by super7 on 2009-9-6 at 09:38 ]
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6楼2009-09-06 09:37:21
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shmily505

铜虫 (正式写手)

无线风筝
改了一下限定条件
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－－静、净、竞、精、敬
7楼2009-09-06 15:17:42
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lynnsong

金虫 (小有名气)
★ ★
shmily505(金币+2,VIP+0): 9-11 08:31
晶粒尺寸？仅就晶粒尺寸恐怕不大完整吧！

需要烧结的东西真正进炉子之前都是啥呢？基本都是无机化了的东西，它们是有热膨胀的吧？？？
1.固-固：无压的时候，前期热膨胀了，后期接触面扩散或者反应，但是你没有强制它们把孔隙填满，它就不会去完全填满（关于这个仅仅考虑反应、扩散等等是不够的，看看粉体处理类的书会对你有帮助）
2.固-液（有液相烧结）：首先，现在大多工作的烧结温度液相量是多少呢？3%XXX或者5%XXX的additives能生成多少液相？在粉体科学里有个粉体密堆积的概念，多次球密堆积的结果是需要至少24%的液相才能真正填充孔隙！（好像是24%）真实烧结的时候没有强制填隙措施的情况要至少高于30vol%的液相才可能填满，这还是没有考虑液相高温粘度和扩散系数的情况下的情况。所以即便在液相量相等的情况下，无压也很难比热压来的密实度高，密实度不够，还要求多少强度？（这个问题建材的同学恐怕能有所了解）
3.反应烧结：反应过程中也脱不开固-固和固-液的中间烧结过程，这还是不考虑压力对高温反应化学势的影响的情况。
烧结是否能够密实，是决定力学性能的主要因素之一，而不仅仅是“粒度分布”或者“晶粒尺寸”。在较为微观的尺度上，晶粒和晶粒之间的结合力反映着烧成材料本征力学性能；而在宏观上（lz所提到的抗弯啦什么的），力学性能往往更加取决于致密度和宏观均一性！
举个例子：多孔Al2O3砖的问题！泡沫多孔和过滤多孔砖各弄一块（Al标量相同型号），对碰一下您心中就豁然开朗啊！

（补充一点粗浅认识）另外，载荷加载到类球形颗粒的物料上和加载到其他形状颗粒群上的效果是不同的，需区别对待吧……lz说的“致密度相同、晶粒尺寸分布相同”的两种烧结方式出现的力学性能上的差异是否还需要考虑抗弯测试方向与载荷方向关系的问题？请斟酌

关于这个问题的英文参考文献一时不知从何获取，但是貌似“陶瓷导论”里面或有说明！坛子里泡着的有现成的。

[ Last edited by lynnsong on 2009-9-10 at 21:28 ]
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8楼2009-09-10 16:34:00
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shockjune

银虫 (小有名气)
无压烧结设备简单,易于工业化生产,是目前最基本的烧结方法。这种方法也被广泛地应用于纳米陶瓷的烧结。纳米陶瓷的烧结主要是通过对烧结制度的选择在晶粒生长最少的前提下使坯体致密化。但是由于温度制度是唯一可控制的因素,故对材料烧结的控制相对比较困难,致密化过程受粉体性质、素坯密度等因素的影响十分严重。因此为了在无压烧结条件下得到纳米陶瓷,人们一般引入添加剂或使用易于烧结的粉料等方法。

    热压烧结是在加热粉体的同时施加一定的压力,使样品致密化主要依靠外加压力作用下物质的迁移来完成。热压烧结又分为真空热压烧结、气氛热烧结及连续热压烧结等。对很多微米亚微米材料的研究表明,热压烧结与常压烧结相比,烧结温度低得多,而且烧结体中气孔率也低。另外,由于在较低温度下烧结,抑制了晶粒的生长,所得
的烧结体晶粒较细,且有较高的强度。热压烧结广泛地用于在普通无压条件下难致密化的材料的制备,近年来也在纳米陶瓷的制备中得到应用。

[ Last edited by shockjune on 2009-9-10 at 16:42 ]
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9楼2009-09-10 16:41:05
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