烧结机制

粉体表面的比表面积,会因为粉末颗粒的大小而有所改变,当粉末颗粒大时比表面积会减小,当粉末颗粒小时比表面积会增大,比表面积的大小关系着烧结时粉体所提供的表面能大小,大的比表面积拥有着大的表面能量,可在较低的温度或外在提供较小的能量下完成烧结,相反的小的比表面积则要靠外在更大的能量去完成烧结的动作。在烧结的过程中,高温会造成原子的移动,粉末和粉末间两颗粒的距离产生改变、造成表面积的减小、形状的改变,至密度的上升,始而完成烧结的动作。一般传统的烧结可整理为以下六种扩散机制,其皆为以不同方式路径扩散至两颗粉末颗粒间下凹的颈部位置,整理如下:

原子颗粒凸处经表面路径像颈部扩散,颈部会变粗但是不会造成致密,此机制在低温或刚开始烧结时较其它机制明显。

  • 蒸发与凝结(evaporation and condensation):

原子有凸处表面蒸发后在颈部凝结,此机制并不会造成致密。在烧结过程中此机制适用于蒸气压较高的物质,蒸气压较低之物质则会倾向其他固相的扩散路径。

原子由颗粒间相接的晶界处扩散至颈部,此为致密化的机制。

  • 体扩散(volume diffusion atom from grain boundary):

颗粒间晶界附近的原子经由体扩散移动至颈部,致密原理与晶界扩散相同。

  • 体扩散(volume diffusion atom from surface):

颗粒凸处表面的原子经体扩散移动至颈部,此过程不会造成致密。

  • 体扩散(volume diffusion atom from dislocation):

原子由颗粒内部之差排处向颈部移动,此为致密化机制。

Scroll to Top