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耐火材料助烧结剂的机理

时间:2019-05-11 14:04 作者:艾米点击:

  助烧结剂是一类能促进材料在远低于材料本身熔点温度下,烧结成近理论密度的物质,但是这类物质促进烧结的机理十分复杂,同一种材料采用不同的助烧结剂,其烧结机理可能会不同,助烧结剂促进烧结作用的机理有以下几种情况。

  (1)与烧结物形成固溶体

  当助烧结剂与烧结物形成固溶体时,将使晶体发生畸变而得到活化,这样可以降低烧结温度,使扩散和烧结速度增大,这对于形成缺位型或者填隙型固溶体尤为重要。如在Al2O3烧结时,加入CO2,由于Al2O2与Cr2O2的正离子半径

  相近。能形成连续固溶体,而加入TO时,烧结温度更低,因为T+与Cr2+大小相同,除能与Al2O3固溶外,还由于Ti+与A+电价不同,置换后将伴随有正离子空位产生,故能更有效地促进烧结

  (2)阻止晶型转变

  有些氧化物在烧结时会发生晶型转变并伴随后较大的体积效应,这样就会使烧结致密化发生困难,并容易引起坯体出现开裂。选用适当的助烧结剂,可以抑制体积效应,并促进烧结,如在ZrO2烧结时添加一定量的CaO等就属于这个道理。在1200℃左右时,稳定的单斜ZrO2转变为正方ZrO2会伴随有10%的体积收缩,从而使制品稳定性变坏。如果引入电价比ZrO+低的Ca2+,可以形成立方形的Zr1- CaO2稳定固溶体。这样既防止了制品开裂,又增加了晶体中空位浓度,使烧结加速。

  (3)抑制晶粒异常长大

  般烧结后期,晶粒长大,对烧结是有利的,但是如果发生二次再结晶或间断性晶粒长大过快,又会因为晶粒变粗,境界变宽而出现反致密化过程。这时,通过加人能抑制晶粒长大的助烧结剂,可以促进致密化过程,例如在Al2O3中加入MgO就是很好的例子。但是应该指出的是,正常的晶粒长大是有益的,需要消除和控制的是晶粒的异常长大

  (4)产生适宜的液相

  烧结时如果有适宜的液相存在,往往会大大促进颗粒重排和传质过程,或在较低温度下发生液固发生反应生成新的胶结物相而促进烧结,液相的出现,可能是助烧结剂本身的熔点较低;也可能是与烧结物形成低共融物,在干式振动料中加入硼酸或硼酸酐就是这种类型。

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