Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 4

Kết khối hay thiêu kết là quá trình sít đặc của vật liệu (gốm sứ, VLCL…) khi được nung ở nhiệt độ cao. Vật liệu đã kết khối sẽ bền chắc hơn nhiều vì lực liên kết trong vật liệu là lực liên kết nguyên tử trong mạng tinh thể hay trong vật chất thủy tinh Độ chắc đặc,
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 4 CHƯƠNG 4 -QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT I. KHÁI NIỆM II. CƠ CHẾ KẾT KHỐI 1. Kết khối pha rắn 2. Kết khối pha lỏng 3. Kết khối do bay hơi ngưng tụ 4. Kết khối do biến dạng dẻo I. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT12/7/2010 604006 - chương 4 1 KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT Khái niệm quá trình thiêu kết (kết khối) Nguyên Trộn Tạo hình liệu bột Nhiệt độ caoỨng dụng: KẾT KHỐI-Luyện kim bột Sản phẩm rắn-Vật liệu silicat, Gốm sứ… chắc, sít đặc 12/7/2010 604006 - chương 4 2 QUÁ TRÌNH THIÊU KẾTKết khối hay thiêu kết là quá trình sít đặc của vật liệu(gốm sứ, VLCL…) khi được nung ở nhiệt độ cao.Vật liệu đã kết khối sẽ bền chắc hơn nhiều vì lực liên kếttrong vật liệu là lực liên kết nguyên tử trong mạng tinhthể hay trong vật chất thủy tinh Độ chắc đặc, Độ bền, cường độ cơ học tăng cao, độ bềnhóa12/7/2010 604006 - chương 4 3 QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT Đánh giá mức độ kết khối:- Độ co khi nung (độ co thể tích, độ co dài)- Độ xốp nhỏ ( Vlỗ hở +kín/ Vmẫu)- Độ hút nước nhỏ (khối lượng nước ngấm vào mẫu /khối lượng mẫu khô)- Khối lượng thể tích lớn (khối lượng mẫu khô/Vmẫu xốp)…12/7/2010 604006 - chương 4 4 Mẫu nén ban đầu Sự tiếp xúc giữa các hạt Sản phNm kết khốiTạo thành các lỗ trống trong mẫu Các giai đoạn xảy ra trong mẫu khi kết khối 12/7/2010 604006 - chương 4 5 ĐỘNG LỰC VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ BẢN Động lực của thiêu kết là sự giảm năng lượng bề mặt phân giới tổng cộng.-Sự thay đổi năng lượngphân giới bề mặt: quá trìnhkết khối-Sự thay đổi diện tích bềmặt là do sự thô hóa hạt. 12/7/2010 604006 - chương 4 6 Các quá trình hóa lý xảy ra trong khi kết khối rất phức tạp-Quá trình khuếch tán trên bề mặt hạt, khuếch tán khuyết tậttrong hạt-Quá trình thay thế đồng hình các ion trong mạng tinh thể củahạt-Tạo pha lỏng tiếp xúc các hạt-Kết dính các hạt-Lấp đầy lỗ hở, thải dần lỗ kín..-Tái kết tinh ổn định cấu trúc-Bay hơi, ngưng tụ….12/7/2010 604006 - chương 4 7 PHÂN LOẠI THIÊU KẾT Kết khối pha rắn Kết khối có mặt pha lỏng Kết khối do quá trình bay hơi, ngưng tụ Kết khối do phản ứng hóa học Kết khối do biến dạng dẻo12/7/2010 604006 - chương 4 8 KẾT KHỐI PHA RẮNThiêu kết trạng thái rắn xảy ra đối với bột nén được kết khốihoàn toàn ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thiêu kết Không có sự tham gia của pha lỏng, pha khí trong quá trình kết khối 12/7/2010 604006 - chương 4 9 Các giai đoạn trong quá trình kết khối pha rắn Nhiệt độ: Ttk ≈ 0,8 – 0,9 Tnc --> Xác định bằng thực nghiệm12/7/2010 604006 - chương 4 10 Kết luận: Để tăng khả năng kết khối pha rắn -Tăng độ mịn ban đầu quá trình kết khối tăng -Dùng nguyên liệu có khuyết tật -Dùng thêm phụ gia tạo dung dịch rắn tăng khuyết tật -Tốc độ nâng nhiệt quá nhanh kết khối không tốt bằng nâng nhiệt chậm.12/7/2010 604006 - chương 4 11 KẾT KHỐI PHA LỎNG Kết khối có mặt pha lỏng là các chất nóng chảy đượctạo thành trong hỗn hợp rắnTốc độ kết khối có sựtham gia của pha lỏngthuờng có tốc độ lớnhơn so với kết khốikhông có pha lỏng 12/7/2010 604006 - chương 4 12 KẾT KHỐI DO QUÁ TRÌNH BAY HƠI NGƯNG TỤ Vật chất chuyển Ngưng tụ lại lấp sang pha khí vào các lỗ trống VD: SiCĐặc điểm:Áp dụng đối với chất thăng hoa ởnhiệt độ cao-Tăng cường độ-Không thay đổi độ xốp, khôngco khi nung 12/7/2010 604006 - chương 4 13 KẾT KHỐI DO BIẾN DẠNG DẺO Biến dạng dẻo: Nhiệt độ cao Nguyên - chuyển vật chất gắn liền Áp suất nén liệu bột các hạt - chảy dẻo hàn các lỗ xốpÁp dụng: kết khối kim loại bột KẾT KHỐI DO PHẢN ỨNG HÓA HỌC Sự kết khối do phản ứnghóa học tạo pha mới lấp đầycác lỗ rỗng. 12/7/2010 604006 - chương 4 14CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THIÊU KẾTBiến số l ...