烧结,一项重要的无机固体材料制取过程,涉及在高温下固态颗粒间的键联与物质传递。宏观上,这是通过固体颗粒在不高于熔点的条件下,晶粒长大、空隙减少并伴随体积收缩和密度提升,最终形成致密多晶体的过程。微观解释,烧结是固态分子间的吸引力驱动下,通过加热促使质点迁移,实现颗粒黏结、强度增强和致密化再结晶的现象。
在实际应用中,烧结温度需要精准控制。在固相反应中,高温有助于加快反应速率,但不能超过产物的熔点,以确保反应均匀进行。对于某些含有价态可变离子的体系,如铜系氧化物高温超导体,烧结过程要求在特定气氛或真空中进行,气相分压的控制至关重要。
以聚四氟乙烯(PTFE)为例,其加工过程中的关键步骤是烧结。预成型的PTFE通过加热至327℃以上,使结晶聚合物转变为无定型状态,分散的树脂颗粒通过熔融扩散黏结成整体,最终由透明胶状体冷却为坚固的乳白色制品。
在工业生产中,如高炉炼铁,会将含铁原料与燃料、熔剂混合,并加入适量水,经过混合造球后,通过烧结设备进行一系列物理化学变化,最终形成烧结矿。整个过程包括烧结料的准备、配料混合、烧结处理和产品后续加工等步骤,广泛应用带式抽风烧结机进行生产。
扩展资料
烧结,是把粉状物料转变为致密体,是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料等。一般来说,粉体经过成型后,通过烧结得到的致密体是一种多晶材料,其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布。无机材料的性能不仅与材料组成(化学组成与矿物组成)有关,还与材料的显微结构有密切的关系。