5.1烧结概 念 ⑤烧结与固相反应 ★相同点：都是在低于TM下进行的，且至少有一相为固相： ★不同点： a)固相反应：A+B→AB 固相反应：化学变化 烧结一般是物理变化，不发生化学反应（反应烧结除外） b)从结晶学观点看，烧结体除可见收缩外，微观晶相组成并未变化，仅仅 是晶相显微组织上排列致密和结晶程度更完善
烧结与固相反应 ★相同点：都是在低于TM下进行的，且至少有一相为固相； ★不同点： a) 固相反应：A＋B→AB 固相反应： 化学变化 烧结一般是物理变化，不发生化学反应（反应烧结除外). b) 从结晶学观点看，烧结体除可见收缩外，微观晶相组成并未变化，仅仅 是晶相显微组织上排列致密和结晶程度更完善。 5 §5.1 烧结概 念
§5.2烧结驱动力 1.能量差 烧结的驱动力就是总界面能的减少。粉末坯体的总 界面能表示为YA,其中Y为界面能；A为总的比表面积。 那么总界面能的减少为： 其中，界面能的娈化4蚁是因为样品的致密化， 比表面积的变化是由于晶粒的长大。对于固相烧结， △y主要是固/固界面取代固/气界面
烧结的驱动力就是总界面能的减少。粉末坯体的总 界面能表示为γA，其中γ为界面能；A为总的比表面积。 那么总界面能的减少为： 其中，界面能的变化（ Δ(γ·A)=Δγ·A + Δγ）是因为样品的致密化， γ·ΔA 比表面积的变化是由于晶粒的长大。对于固相烧结， Δγ主要是固/固界面取代固/气界面。 §5.2 烧结驱动力 1.能量差
§5.2烧结驱动力 1.能量差 致密化 △A 14 晶粒长大 致密化和晶粒长大 在烧结驱动力的作用下烧结过程中 的基本现象
§5.2 烧结驱动力 在烧结驱动力的作用下烧结过程中 的基本现象 1.能量差
§5.2烧结驱动力 1.能量 差 系统的表面能降低是烧结的推动力 例：Cu粉，r=104cm,表面张力y=1.5×103dyn/cm △P=2ylr=3×107dyn/cm2 当烧结，即粉体变成烧结体时，所引起的体系摩尔自由能变化为： △G=V×△P=4/3πr3×3×107dyn/cm2=2.1×108erg/mol=5cal/mol 非常小。而相变、化学变化、结晶性能变化引起的自由能变化一般 为千cal/mol,烧结推动力远小于内部结合力， 口因此烧结是不能自发进行的。必须加热提供能量才能使烧结发生
例：Cu粉，r=10-4cm, 表面张力γ＝1.5×103 dyn/cm ∆P=2γ/r=3×107dyn/cm2 当烧结，即粉体变成烧结体时，所引起的体系摩尔自由能变化为: ∆G=V×∆P=4/3πr 3×3×107dyn/cm2=2.1×108erg/mol=5 cal/mol 非常小。而相变、化学变化、结晶性能变化引起的自由能变化一般 为千cal/mol，烧结推动力远小于内部结合力， 因此烧结是不能自发进行的。必须加热提供能量才能使烧结发生。 §5.2 烧结驱动力 1.能量 差 系统的表面能降低是烧结的推动力
§5.2烧结驱动力 2.压力差 粉末体紧密堆积后，颗粒间有很多细小气孔通道，在这些弯曲 力的作用而造成压力差为： △P=2o/r σ-粉末的表面张力； r-球形颗粒粉末的半径。 凸形颗粒的蒸汽压大于凹行颗粒的蒸汽压，使物质由凸处向凹 3行赶移。 颗粒表面的空位浓度和内部的空位浓度之差成为空位差。这个 质点向表面扩散，从而加速烧结
2.压力差 粉末体紧密堆积后，颗粒间有很多细小气孔通道，在这些弯曲的表面上由于表面张 力的作用而造成压力差为： ΔP=2σ/r σ – 粉末的表面张力； r –球形颗粒粉末的半径。 凸形颗粒的蒸汽压大于凹行颗粒的蒸汽压，使物质由凸处向凹处迁移，或反向 3.的空位迁移。 空位差 颗粒表面的空位浓度和内部的空位浓度之差成为空位差。 这个浓度差会导致内部 质点向表面扩散，从而加速烧结。 §5.2 烧结驱动力