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鑽石粉,鑽石膏

燒結機制

粉體表面的比表面積,會因為粉末顆粒的大小而有所改變,當粉末顆粒大時比表面積會減小,當粉末顆粒小時比表面積會增大,比表面積的大小關係著燒結時粉體所提供的表面能大小,大的比表面積擁有著大的表面能量,可在較低的溫度或外在提供較小的能量下完成燒結,相反的小的比表面積則要靠外在更大的能量去完成燒結的動作。在燒結的過程中,高溫會造成原子的移動,粉末和粉末間兩顆粒的距離產生改變、造成表面積的減小、形狀的改變,至密度的上升,始而完成燒結的動作。一般傳統的燒結可整理為以下六種擴散機制,其皆為以不同方式路徑擴散至兩顆粉末顆粒間下凹的頸部位置,整理如下:

  • 表面擴散(surface diffusion):

原子顆粒凸處經表面路徑像頸部擴散,頸部會變粗但是不會造成緻密,此機制在低溫或剛開始燒結時較其它機制明顯。

  • 蒸發與凝結(evaporation and condensation):

原子有凸處表面蒸發後在頸部凝結,此機制並不會造成緻密。在燒結過程中此機制適用於蒸氣壓較高的物質,蒸氣壓較低之物質則會傾向其他固相的擴散路徑。

  • 晶界擴散(grain boundary diffusion):

原子由顆粒間相接的晶界處擴散至頸部,此為緻密化的機制。

  • 體擴散(volume diffusion atom from grain boundary):

顆粒間晶界附近的原子經由體擴散移動至頸部,緻密原理與晶界擴散相同。

  • 體擴散(volume diffusion atom from surface):

顆粒凸處表面的原子經體擴散移動至頸部,此過程不會造成緻密。

  • 體擴散(volume diffusion atom from dislocation):

原子由顆粒內部之差排處向頸部移動,此為緻密話機制。