10-1 名詞解釋：燒結燒結溫度泰曼溫度液相燒結固相燒結初次再結晶晶粒長大二次再結晶
（1）燒結：粉末或壓坯在低於主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在於通過顆粒間的冶金結合以提高其強度。
（2）燒結溫度：坯體在高溫作用下，發生一系列物理化學反應，最後顯氣孔率接近於零，達到緻密程度最大值時，工藝上稱此種狀態為"燒結"，達到燒結時相應的溫度，稱為"燒結溫度"。
（3）泰曼溫度：固體晶格開始明顯流動的溫度，一般在固體熔點（絕對溫度）的2/3處的溫度。在煅燒時，固體粒子在塔曼溫度之前主要是離子或分子沿晶體表面遷移，在晶格內部空間擴散（容積擴散）和再結晶。
而在塔曼溫度以上，主要為燒結，結晶黏結長大。
（4）液相燒結：燒結溫度高於被燒結體中熔點低的組分從而有液相出現的燒結。
（5）固相燒結：在固態狀態下進行的燒結。
（6）初次再結晶：初次再結晶是在已發生塑性變形的基質中出現新生的無應變晶粒的成核和長大過程。
（7）晶粒長大：是指多晶體材料在高溫保溫過程中系統平均晶粒尺寸逐步上公升的現象.
（8）二次再結晶：再結晶結束後正常長大被抑制而發生的少數晶粒異常長大的現象。
10-2 燒結推動力是什麼？它可憑哪些方式推動物質的遷移，各適用於何種燒結機理?
解：推動力有：（1）粉狀物料的表面能與多晶燒結體的晶界能的差值，
燒結推動力與相變和化學反應的能量相比很小，因而不能自發進行，必須加熱!!
（2）顆粒堆積後，有很多細小氣孔彎曲表面由於表面張力而產生壓力差，
（3）表面能與顆粒之間形成的毛細管力。
傳質方式：（1）擴散（表面擴散、介面擴散、體積擴散）；（2）蒸發與凝聚；（3）溶解與沉澱；（4）黏滯流動和塑性流動等，一般燒結過程中各不同階段有不同的傳質機理，即燒結過程中往往有幾種傳質機理在起作用。
10-3 下列過程中，哪乙個能使燒結體強度增大，而不產生坯體巨集觀上的收縮? 試說明理由。
（1）蒸發－冷凝；（2）體積擴散；（3）粘性流動；（4）晶界擴散；（5）表面擴散；（6）溶解－沉澱
解：蒸發－凝聚機理（凝聚速率＝頸部體積增加）
燒結時頸部擴大，氣孔形狀改變，但雙球之間中心距不變，因此坯體不發生收縮，密度不變。
10-4 什麼是燒結過程？燒結過程分為哪三個階段？各有何特點？
解：燒結過程：粉末或壓坯在低於主要組分熔點的溫度下的熱處理，目的在於通過顆粒間的粘結結合以提高其強度。
燒結過程大致可以分為三個界線不十分明顯的階段。
（1）液相流動與顆粒重排階段：溫度公升高，出現足夠量液相，固相顆粒在dp 作用下重新排列，顆粒堆積更緊密；
（2）固相溶解與再析出：接觸點處高的區域性應力塑性變形和蠕變顆粒進一步重排；
（3）固相的的燒結：小顆粒接觸點處被溶解較大顆粒或自由表面沉積晶粒長大形狀變化不斷重排而緻密化。
10-5燒結的模型有哪幾種？各適用於哪些典型傳質過程？
解： 粉體壓塊：蒸發－凝聚
雙球模型：有液相參與的粘性蠕變擴散
kingery和 lsw ：溶解-沉澱
10-6某氧化物粉末的表面能是1000erg/cm2，燒結後晶界能是550erg/cm2，若用粒徑為1μm的粉料（假定為方體）壓成 1cm3的壓塊進行燒結，試計算燒結時的推動力。
解： 2x（1000/1x 10-4-550/1x10-2）=1.99x107 erg/cm3
10-7有粉粒粒度為5μm，若經2h燒結後，x/r＝0.1。如果不考慮晶粒生長，若燒結至x/r ＝0.
2。並分別通過蒸發－凝聚、體積擴散、粘性流動、溶解－沉澱傳質，各需多少時間？若燒結8h，各個傳質過程的頸部增長x/r又是多少？
解：根據查得各傳質方式公式可得： 時間分別為16h，64h，8h，128h，若只燒結8h，則x/r分別為0.
1×41/3，0.1×4 1/5，0.2，0.
1×41/6。
10-8如上題粉料粒度改為16μm，燒結至x/r＝0.2，各個傳質需多少時間？若燒結時間為8h，各個過程的x/r又是多少？
從兩題計算結果，討論粒度與燒結時間對四種傳質過程的影響程度？
解：蒸發－凝聚：顆粒粒度愈小燒結速率愈大。初期x/r 增大很快，但時間延長，很快停止；
體積擴散：燒結時間延長，推動力減小。在擴散傳質燒結過程中，控制起始粒度很重要；
粘性流動：粒度小為達到緻密燒結所需時間短，燒結時間延長，流變性增強；溶解－沉澱：
粒度小，傳質推動力大。燒結時間延長，晶粒緻密程度增加。
10-9 試就（1）推動力**；（2）推動力大小；（3）在陶瓷系統的重要性來區別初次再結晶、晶粒長大和二次再結晶。
解：晶粒生長——材料熱處理時，平均晶粒連續增大的過程。
推動力：基質塑性變形所增加的能量提供了使晶界移動和晶粒長大的足夠能量。晶粒生長取決於晶界移動的速率。
二次再結晶——（晶粒異常生長或晶粒不連續生長）少數巨大晶體在細晶消耗時成核-長大過程。
推動力：大、小晶粒表面能的不同。
二次再結晶晶粒長大
不均勻生長均勻生長
不符合dl=d/f 符合dl=d/f
氣孔被晶粒包裹氣孔排除
介面上有應力介面無應力
10-10 有人試圖用延長燒結時間來提高產品致密度，你以為此法是否可行，為什麼？
解：不可行。
蒸發－凝聚機理（凝聚速率＝頸部體積增加） 此類傳質不能靠延長時間達到燒結。
高溫短時間燒結是製造緻密陶瓷材料的好方法。
10-11 假如直徑為5μm的氣孔封閉在表而張力為280dayn/cm2的玻璃內，氣孔內氮氣壓力是0.8atm，當氣體壓力與表面張力產生的負壓平衡時，氣孔尺寸是多少?
解： 2x280x0.001/r=0.8x101325
r = 6.9μm
10-12 在 1500℃，mgo正常的晶粒長大期間，觀察到晶體在1h內從直徑從1μm 長大到10μm，在此條件下，要得到直徑20μm的晶粒，需燒結多長時間？如已知晶界擴散活化能為60kcal/mol，試計算在 1600℃下4h後晶粒的大小，為抑制晶粒長大，加入少量雜質，在 1600℃下保溫4h，晶粒大小又是多少?
解：燒結數率常數和溫度關係服從阿累尼烏斯方程：
即1）其中：為常數 ，q為晶界擴散活化能，在正常的晶粒長大期間，晶粒直徑與時間關係為：
……………………（2） 其中為時晶粒的平均尺寸。
在加入少量雜質時，晶粒直徑與時間關係為：
3）在 1500℃時，mgo正常生長時，由（2）有99
再由（1）有＝5789.5
則在 1500℃正常生長條件下，達到所需時間為：
在 1600℃時＝122.83
由（2）＝22.2 加入雜質後由（3）有＝7.9
10-13 假定nicr2o4的表面能為600erg/cm2，由半徑0.5μm的nio和cr2o3粉末合成尖晶石。在 1200℃和 1400℃時ni2＋和cr3＋離子的擴散係數分別為：
ni2＋在nio中d1473＝1×10－11；d1673＝3×10－ 10cm2/s；cr3＋在cr2o3中d1473＝7×10－ 11 cm2/s，d1673＝10－ 9cm2/s；求在 1200℃和 1400℃燒結時，開始1h的線收縮率是多少？（假定擴散粒子的半徑為0.059nm）
解：線收縮率：
1200℃,對nio和cr2o3粉末,其
則可求出k1473,同理,可求出 k1673,代入上式,即可求出
式中g=600erg/cm2,ó=0.59 t=1473k,1673k,r=0.5m
10-14 在製造透明al2o3材料時，原始粉料粒度為2μm，燒結至最高溫度保溫0.5h，測得晶粒尺寸10μm，試問若保溫時間為2h，晶粒尺寸多大？為抑制晶粒生長加入0.
1％mgo，此時若保溫時間為2h，晶粒又有尺寸多大？
解：由在此條件下保溫,設直徑為則有：
即求加入少量的mgo時：
由 10-15 在 1500℃al2o3正常晶粒生長期間，觀察到晶體在1h內從0.5μm直徑長大到10μm。如已知晶界擴散活化能為335kj/mol，試**在 1700℃下保溫時間為4h後，晶粒尺寸是多少？
你估計加入0.5％mgo雜質對al2o3晶粒生長速度會有什麼影響？在與上面相同條件下燒結，會有什麼結果，為什麼？
解：由由 在 1700℃時，
由，有加入0.5％mgo時，會抑制al2o3晶粒生長，抑制現象會更加明顯，原因是由於晶界移動時遇到的雜質（mgo）更多，限制了晶粒的生長。
10-16 材料的許多效能如強度、光學效能等要求其晶粒尺寸微小且分布均勻，工藝上應如何控制燒結過程以達到此目的?
解：（1） 晶粒的大小取決於起始晶粒的大小,燒結溫度和燒結時間 。
（2） 防止二次再結晶引起的晶粒異常長大 。
10-17 晶界移動通遇到夾雜物時會出現哪幾種情況？從實現緻密化目的考慮，晶界應如何移動？怎樣控制？
解：晶粒正常長大時，如果晶界受到第二相雜質的阻礙，其移動可能出現三種情況。
（1）晶界能量較小，晶界移動被雜質或氣孔所阻擋，晶粒正常長大停止。
（2）晶界具有一定的能量，晶界帶動雜質或氣孔繼續移動，這時氣孔利用晶界的快速通道排除，坯體不斷緻密。
（3）晶界能量大，晶界越過雜質或氣孔，把氣孔包裹在晶粒內部。由於氣孔脫離晶界，再不能利用晶界這樣的快速通道排除，使燒結停止，致密度不再增加，這將出現二次再結晶現象。
從實現緻密化目的考慮，晶界應按第二種情況移動，控制晶界的能量以增加致密度。
答案基礎第十章
基礎第十章答案 一 選擇1 3 bab 二 計算分析 1 1 借 其他貨幣資金 存出投資款100貸 銀行存款100 2 借 交易性金融資產 成本80 貸 其他貨幣資金 存出投資款80 3 借 投資收益2 貸 其他貨幣資金 存出投資款2 4 借 銀行存款105 貸 交易金融資產 成本80 投資收益25...
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