陶瓷材料燒結(jié)工藝和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模板.docx

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1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。陶瓷材料燒結(jié)工藝和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x1)了解陶瓷材料的燒結(jié)和性能檢測(cè)的工藝流程,掌握吸水率,表面氣孔率,實(shí)際密度,線收縮率的測(cè)定方法。2)利用實(shí)驗(yàn)找出材料的最優(yōu)燒結(jié)工藝,包括燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間。2實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)2.1燒結(jié)實(shí)驗(yàn)在粉體變成的型坯中,顆粒之間結(jié)合主要靠機(jī)械咬合或塑化劑的粘合,型坯的強(qiáng)度不高。將型坯在一定的溫度下進(jìn)行加熱,使顆粒間的機(jī)械咬合轉(zhuǎn)變成直接依靠離子鍵,共價(jià)鍵結(jié)合,極大的提高材料的強(qiáng)度,這個(gè)過程就是燒結(jié)。陶瓷

2、材料的燒結(jié)分為三個(gè)階段,升溫階段,保溫階段和降溫階段。在升溫階段,坯體中往往出現(xiàn)揮發(fā)分排出、有機(jī)粘合劑等分解氧化、液相產(chǎn)生、晶粒重排與長(zhǎng)大等微觀現(xiàn)象。在操作上,考慮到燒結(jié)時(shí)揮發(fā)分的排除和燒結(jié)爐的壽命,需要在不同階段有不同的升溫速率。保溫階段指型坯在升到的最高溫度(一般也叫燒結(jié)溫度)下保資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。持的過程。粉體燒結(jié)涉及組成原子、離子或分子的擴(kuò)散傳質(zhì)過程,是一個(gè)熱激活過程,溫度越高,燒結(jié)越快。在工程上為了保證效率和質(zhì)量,保溫階段的最高溫度很有講究。燒結(jié)

3、溫度與物料的結(jié)晶化學(xué)特性有關(guān),晶格能大,高溫下質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)困難,不利于燒結(jié)。燒結(jié)溫度與材料的熔點(diǎn)有關(guān)系,對(duì)陶瓷而言是其熔點(diǎn)的0.7—0.9倍,對(duì)金屬而言是其熔點(diǎn)的0.4-0.7倍。冷卻階段是陶瓷材料從最高溫度到室溫的過程,冷卻過程中伴隨有液相凝固、析晶、相變等物理化學(xué)變化。冷卻方式、冷卻速度快慢對(duì)陶瓷材料最終相的組成、結(jié)構(gòu)和性能等都有很大的影響,因此所有的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)需要精心設(shè)計(jì)冷卻工藝。由于燒結(jié)的溫度如果過高,則可能出現(xiàn)材料顆粒尺寸大,相變完全等嚴(yán)重影響材料性能的問題,晶粒尺寸越大,材料的韌性和強(qiáng)度就越差

4、,而這正是陶瓷材料的最大問題,因此要提高陶瓷的韌性,就必須降低晶粒的尺寸,降低燒結(jié)溫度和時(shí)間?？墒窃跓Y(jié)時(shí),如果燒結(jié)溫度太低,沒有充分燒結(jié),材料顆粒間的結(jié)合不緊密,顆粒間依然是靠機(jī)械力結(jié)合,沒有發(fā)生顆粒的重排,原子的傳遞等過程,那么材料就是不可用的。2.2性能檢測(cè)材料是否燒結(jié)良好,需要一定的檢測(cè)手段。燒結(jié)的致密程度一般表現(xiàn)在密度是否高、材料內(nèi)部的氣孔的多少、表面的氣孔多少和大小以及吸水能力的強(qiáng)弱。在本實(shí)驗(yàn)中,主要考察材料表面氣孔資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。率、相對(duì)密

5、度、吸水率以及線收縮率。2.2.1目測(cè)很多的實(shí)驗(yàn),在燒結(jié)的過程中,可能由于很多的原因而出現(xiàn)表面裂紋,有些會(huì)出現(xiàn)表面的凹陷,因此,燒結(jié)后檢測(cè)的第一步就是目測(cè)試樣。如果出現(xiàn)以上的問題,則試樣肯定是不合格的,其它的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿挥米隽?。目測(cè)的項(xiàng)目有是否出現(xiàn)表面裂紋、是否有變形現(xiàn)象,是否表面出現(xiàn)凹陷或者突出。2.2.2密度測(cè)試試樣經(jīng)110C°干燥之后之重量與試樣總體積之比,用g/cm3表示。材料燒結(jié)好壞的一個(gè)重要方面就是密度是否接近理論密度。在燒結(jié)過程中,隨著晶界的不斷移動(dòng),伴隨著液相和固相傳質(zhì)的進(jìn)行,顆粒間的

6、空隙會(huì)逐漸在表面消失,其中會(huì)有些氣孔保留,大多數(shù)的氣孔會(huì)逐漸縮小甚至消失。達(dá)到良好燒結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)就是氣孔率小,密度接近理論密度。例如原料采用99%的氧化鋁,則理論密度為3.9g/cm3(全部按照α-Al2O3來(lái)計(jì)算)。2.2.3線收縮率在燒結(jié)后,最直觀,最明顯的變化就是尺寸的巨大收縮,如果在變形量很小的情況下,線收縮率越大,說(shuō)明樣品燒結(jié)得越致密。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。一般的收縮率有體積收縮率和線收縮率兩種,由于工具簡(jiǎn)便,準(zhǔn)確度較高,因此線收縮率是比較常見的測(cè)試方法

7、。取幾個(gè)比較具有代表性的尺寸(對(duì)圓片狀的樣品來(lái)說(shuō),取直徑d和高度h),計(jì)算每一個(gè)尺寸的縮小尺寸和原尺寸的百分比,然后平均。2.2.4表面氣孔率和密度相關(guān)的量,如果氣孔率越大,則密度就越小。而表面氣孔率能夠在很程度上反映材料的致密程度。如表面有很多的開口氣孔,則材料的燒結(jié)就是不致密的。其定義是一定表面的氣孔的體積和材料的總體積的比,用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。2.2.5吸水率吸水率——試樣孔隙可吸收水的重量,與試樣經(jīng)110C°干燥之后之重量之比,用百分率表示。和表面氣孔率相似,如果表面氣孔越多,吸取水的能力就越強(qiáng)

8、。和表面氣孔率一起更加準(zhǔn)確的表示材料的致密程度。3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.1燒結(jié)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器燒結(jié)爐(1300℃硅鉬棒爐,1600℃硅碳棒爐)、精確度為0.01g資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。天平、承燒板若干、游標(biāo)卡尺。3.1.1原料的選用原料有很多種,各有不同的燒結(jié)溫度,有的材料中有摻雜,則燒結(jié)溫度又會(huì)發(fā)生變化。制定一個(gè)合適的燒結(jié)溫度,首先要根據(jù)實(shí)際的材料,查閱有關(guān)文獻(xiàn),了解大致的溫度范圍,然后制定合適的方案。例如采用純度為99%的氧化鋁材料,則燒