Навигация:
ГлавнаяВсе категории → s1

Cпекание


Cпекание

Cпекание — превращение в процессе термич. обработки (обжига) отформованного и высушенного тела, состоящего из конгломерата частиц, слабо связанных между собой силами трения и адгезии, в единое твердое тело, скрепленное вновь возникшими прочными связями — межатомными силами, действующими в кристаллич. решетке в стекловидном в-ве и в соответствующих пограничных слоях.

Осн. источником энергии для процесса С. является свободная энергия поверхности частиц на границах раздела фаз. При С. уменьшаются межфазовые поверхности раздела и связанная с ними свободная энергия системы. При классификации физ.-хим. процессов, протекающих в общем комплексе процесса С, необходимо выделить по степени значимости след. процессы, проходящие в материале при его нагревании: вторичная рекристаллизация, реакции в твердых фазах (твердо-фазовое С), С. с участием жидкой фазы.

Вторичная рекристаллизация представляет собой процесс, при к-ром могут происходить образование центров кристаллизации и рост небольшого числа крупных зерен за счет тонкозернистой массы, свободной от значит, напряжений. В любом тонкозернистом агрегате кристаллов при термич. обработке в интервале темп-р 500—1000 °С увеличивается средний размер зерна, т.е. происходит процесс роста зерен. Движущей силой этого процесса по Кингери является разница между величинами свободных энергий исходного.тонкозернистого материала, образовавшегося в результате уменьшения поверхности межзерновых границ и суммарной поверхностной энергии. Рост зерен и вторичная рекристаллизация, как правило, составляют хотя и небольшую, но обязат. часть уплотнения материала.

Процесс С. в твердых фазах начинается с первичного срастания контактирующих частиц у точек их соприкосновения за счет перехода атомов на вакансии соседних частиц. Такие переходы кладут начало образованию перемычек, вогнутая поверхность к-рых становится участком повыш. концентрации вакансий за счет растягивания силами поверхностного натяжения. Остальные же выпуклые поверхности частиц, сжимаемые силами поверхностного натяжения, а также меж-кристаллич. граница на участке контакта станут поглотителями вакансий. Диффуз. поток атомов и ионов будет направлен к поверхности перешейка, за счет этого перешеек расширится, а частицы сблизятся. В результате произойдут усадка и уплотнение всей системы.

Cпекание с участием жидкой фазы, т.е. процесс уплотнения материала с участием вязкой жидкости, является важнейшим и осн. процессом, происходящим при обжиге мн. материалов. Наличие жидкой фазы (расплава) в силикатной системе обусловливается присутствием в ней легкоплавких примесей, к-рые образуют эвтектические расплавы при темп-pax более низких, чем темп-pa плавления осн. компонентов.

При наличии жидкой фазы С. происходит значительно быстрее и в более полном объеме, чем при твердофазовом спекании, за счет след. факторов: если при твердофазовом С. реакции диффузии происходят только по площади контакта частиц, то в присутствии жидкой фазы ионы в-ва А, отрываясь от своей решетки, диффундируют в частицу в-ва В не только через контакт частиц, как в первом случае, но и за счет растворения их в жидкой фазе Ж, а затем диффузии из нее сразу по всей поверхности частиц В;
наличие жидкой фазы ускоряет процесс С. за счет стягивания частиц и последующего их слияния под действием сил поверхностного натяжения;
при возникновении участков жидкой фазы немедленно начинается процесс растворения твердой фазы в расплаве, что способствует, в свою очередь, увеличению кол-ва жидкой фазы и ускорению всего процесса С;
расплав, заполняя поры в массе, способствует не только увеличению плотности упаковки, но и цементирует при застывании отд. участки твердой фазы в единый конгломерат, резко увеличивая прочность готового изделия.
На процесс С. определ. влияние оказывают также образование и развитие новых кристаллич. фаз во время нагрева и последующего охлаждения массы. Процесс образования новых кристаллов ведет к дальнейшему уплотнению в-ва и уменьшению его пористости.

В практике произ-ва керамич. изделий в процессе обжига т.о. кристаллизуются муллит, кристобалит, волластонит, анорит, кордиерит и нек-рые др. минералы. Кол-во и размеры кристаллов являются ф-цией времени, т.е. зависят от скорости обжига. На интенсификацию процесса С. при прочих равных условиях положительно влияют след. факторы: увеличение степени измельчения исходных материалов; применение исходных материалов в активно-реакц. состоянии (с мин. размером кристаллов, с повыш. дефектностью кристаллич. строения и т.д.); качество смешивания исходных компонентов при подготовке массы; добавление в шихтовые смеси разл. легкоплавких добавок, к-рые способствуют образованию значит, кол-ва жидкой фазы в системе при более низких темп-рах.



Похожие статьи:
Cушка древесины

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → s1

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум