【环氧板】的动力

【环氧板】的动力

对于很多颗粒增强或晶须增强的陶瓷基复合材料，，制备过程都要经过环氧板。材料制备时,往往会为促指粉体经加热而致密化的简单物理过程,不涉及化学变化。可能会存在部分化学反应。本节进烧结而加人一些添加剂,或者粉体本身中含有些质.因而可

只讨论没有化学反应的烧结过程。烧结可根据是否存在液相而分为液相烧结和固相烧结。从热力学观点看,不论哪种烧结，烧结的推动力不外平以下三个:粉体表面能与多晶烧结体的晶界能之差，即能量差;颗粒弯曲表面的压力差,简称为压力差;颗粒表面的空位浓度和内部空位浓度差，即空位差。

从环氧板动力学来看，烧结的过程主要是质量传递的过程。质量传递的速率直接影响烧结速率.固相烧结和液相烧结的传质机理不同，前者主要是蒸发凝聚传质和扩散传质,后者主要是流动传质和溶解沉淀传质，下面分别介绍。

蒸发凝聚传质主要在高温下蒸气压较大的系统内进行，如图10-17所示。可以看出，在球形颗粒表面有正的曲率半径，而在两个颗粒连接处有-一个小的负曲率半径。固体颗粒表面曲率不同导致其蒸气压不同，其压差可用 下式表示:

式中,P。，P，分别为曲率半径为r。和的蒸气压;Y为表面张力;M为相对分子质量;p为密度;R为气体常数;T为绝对温度。从上述模型和压差公式中可以看出，物质将从蒸气压高的凸形颗粒表面蒸发,通过气相传通面凝聚到燕气压低的凹形颈部，从而实现质量传递。由于该传质方式和颗粒曲率半径有关，

可以看出，原料起始粒度和烧结温度是烧结工艺的重要参数:粉末的起始粒径越小，烧结速率越快;由于蒸气压P,随温度而指数增加，因而提高温度也可以提高烧结速率。此外，接触颈部生长随时间t的1/3次方变化。这在烧结初期可以观察到此规律。随着烧结的进行，颈部增长很快停止。因此,对于此类传质过程，延长烧结时间不能达到促进烧绪的效果。

从蒸发传质模型中可以看出，在传质机理下，烧结过程中球与球之间的中心距不变。因而,在这种传质过程中,仅改变气孔形状，坯体不发生收缩，也不影响坯体的密度。若要进一步烧结,还需依靠扩散传质。对于碳化物、氮化物等陶瓷基复合材料,由于高温下蒸气压低，传质更易通过固态内质点的扩散来进行。

根据扩散路径的不同，扩散可分为表面扩散、晶界扩散和体积扩散。表面扩散是指质点沿颗粒表面进行的扩散，晶界扩散是指质点沿颗粒之间的界面迁移,体积扩散主要是指晶粒内部的扩散。根据扩散传质烧结进行的程度，可将扩散过程分为烧结初期、中期和后期。不同阶段起主导作用的扩散方式有所不同。其中,表面扩散起始温度低,远远低于体积扩散，在烧结初期作用较为显著。而晶界扩散和体积扩散则在烧结中期和后期起主导作用。

从环氧板动力学来看，在烧结初期,扩散传质为主的烧结过程中，每种烧结机制的饶结速率有所不同。库津斯基综合了各种烧结机制，给出了烧结初期的典型方程

可以看出，溶解-沉淀传质过程影响因素较多，因而其研究也更为复杂。从环氧板的传质机理可以看出，烧结是一个很复杂的过程。实际制备复合材料时，可能是几种机理在相互作用，在不同的阶段也可能存在不同的传质机理，还可能存在化学反应，尤其是增强体和界面的界面反应。因此，需要考虑烧结过程的各个方面，如原料粒径、粒径分布、杂质、烧结助剂、烧结气氛和温度等,才能真正掌握和控制整个烧结过程。