Таким образом, на третьей стадии спекания движущей силой процесса является избыточная свободная энергия поверхности пор и границ зерен. Уменьшение этой энергии может происходить при протекании трех процессов: рекристаллизации, залечивания отдельных пор и коалесценции пор, причем все эти три процесса являются конкурирующими. Благоприятным является процесс залечивания пор, так как это приводит к увеличению плотности и получению однородных изделий.
В результате рекристаллизации происходит укрупнение кристаллических зерен керамики Размер зерен может оказывать существенное влияние на структурно-чувствительные физико-химические и электрофизические свойства готовых изделий, поэтому важно уметь управлять процессом рекристаллизации при спекании.
Различают три стадии рекристаллизации: первичную, собирательную и вторичную. Первичная рекристаллизация наблюдается при сильной пластической деформации материала, в результате которой формируется ячеистая дислокационная структура и на ее основе образуются новые зерна центры первичной рекристаллизации Собирательная и вторичная рекристаллизация происходит вследствие миграции границ зерен. В реальных условиях при спекании керамики редко протекают все три стадии В зависимости от предыстории образца и условий нагрева могут реализоваться одна, причем любая, либо две стадии рекристаллизации. В частности, в ферритах, характеризующихся высокой хрупкостью, не наблюдается образования границ зерен из дислокационных скоплений.
Конечный размер зерен тем меньше, чем выше исходная пористость заготовки. Конкретное значение критической пористости (при которой начинается интенсивный рост зерен) зависит от природы спекаемого материала, что связано с энергией межзеренных границ. Длительному сохранению мелкозернистой структуры и замедлению скорости движения их границ способствует введение в шихту небольших добавок, не растворимых (или мало растворимых) в основном материале при температуре спекания мелкодисперсных включений примеси Эти включения, располагаясь по границам зерен, препятствуют движению границ, предотвращая собирательную и вторичную рекристаллизацию. Это способствует эффективному спеканию и получению высокоплотного материала. Наибольший практический интерес представляют изделия с однородной керамической структурой, характеризуемой минимальным значением дисперсии распределения кристаллических зерен по размерам.
Отметим, что третья стадия спекания является наиболее медленной и для получения беспористых материалов с высокой плотностью необходима продолжительная изотермическая выдержка. Эта стадия характеризуется уменьшением скорости усадки по сравнению со второй, так как процесс уплотнения лимитируется диффузионным рассасыванием изолированных пор.
Рассматривая процесс спекания в целом, следует подчеркнуть, что отчетливой границы между указанными тремя стадиями нет. И на промежуточной стадии уплотнение реальной заготовки в ее различных объемах может определяться процессами, характерными как для ранней, так и для поздней стадии. Сложность явлений, происходящих в порошковой прессовке при ее нагревании, не позволяет дать единое теоретическое описание процесса спекания. На данном этапе развития теории и практики вполне оправданным является феноменологическое описание процесса с последующим уточнением физического смысла эмпирических коэффициентов. Перейти на страницу: 1 2 3 4
Другое по теме:
Проектирование сети передачи данных для провайдера Интернет Построить вычислительную сеть для провайдера Интернет на базе ОАО «ЦентрТелеком» г. Донского. Данное предприятие предоставляет весь спектр телекоммуникационных услуг. За короткие сроки компанией построены новые цифровые АТС, волоконно-оптические ...