第一节烧结过程(b)晶体缺陷对扩散的影响空位:空位存在使原子扩散变得容易。在平衡状态下,原子的自扩散系数就可以与空位扩散系数及空位平衡浓度联系起来:D=D'N,=D'AexpRT式中D:空位扩散系数;N:平衡的空位摩尔浓度;A常数;Q:空位形成能
第一节烧结过程原子的扩散能力受空位浓度的高低所影响。这是粉末烧结活性的一个判据。接近熔点的空位平衡浓度:Cu, N,~10-3SiC, N.~0Cu粉被称为易烧结粉未,烧结活性高,而SiC粉为难烧结粉末,烧结活性几乎等于零,甚至被称为不可烧结的物质
第一节烧结过程1.2颗粒系统的烧结性与本征热力学驱动力(a)本征过剩表面能驱动力(宏观角度来看)以大量颗粒集合体,由于存在大量界面,其系统处于一个高能状态,与同质量的未细分晶体相比具有过剩的表面能。颗粒系统具有的过剩的表面能越高,致密化的势越大,体系的烧结活性也就越大。烧结是一个热力学无可逆过程
第一节烧结过程本征过剩表面能驱动力简单估计。假定烧结前粉未系统的表面能为E,烧结成一个致密的立方体后的表面能为E,忽略形成晶界能量的消耗,则本征驱动力为。AE=E,-E.代入晶体材料的摩尔质量W(g/mol),固-气表面能sv(J/m-),粉末比表面S,(cm2/g),致密固体密度d(g/cm3), 则有2732AE=YWAE~svWmSp粒度越细。比表面越大,本征表面能驱动力就越大细粉比粗粉易于烧结
第一节烧结过程烧结活性:动力学上的单颗粒自扩散性.热力学上颗粒结合体的表面能驱动力。经验公式:在适当的烧结时间内获得烧结体的充分致密化D~1(2a)3式中D:体积扩散系数(cm2/s);2a:粉末粒度(um)