在常規(guī)的陶瓷加工過(guò)程中，先將晶態(tài)的或非晶態(tài)的粉料壓實(shí)，然后在足以使壓實(shí)坯體產(chǎn)生有用性質(zhì)的溫度下燒成。由于存在某些相的分解或相變，在燒成過(guò)程中可能一開始就會(huì)發(fā)生一些變化。進(jìn)一步加熱細(xì)顆粒的、多孔的壓塊時(shí)，通常發(fā)生了種主要的變化，即：晶粒尺才的增大、氣孔形狀的改變、氣孔尺寸和數(shù)量的變化(通常使氣孔率減小)。許多陶瓷中可能有生成新相的固態(tài)反應(yīng)、同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變、形成新晶或氣體的晶態(tài)化合物的分解以及其他各種各樣的變化。這些變化在特定情況下常常是極為重要的，但對(duì)整個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)并不是必不可少。

晶粒長(zhǎng)大

晶粒長(zhǎng)大其實(shí)質(zhì)是一種晶界的位移過(guò)程。在通常情況下，這種晶粒的長(zhǎng)大是逐步緩慢進(jìn)行的，稱為正常長(zhǎng)大。但是，當(dāng)某些因素（如：細(xì)小雜質(zhì)粒子、變形織構(gòu)等）阻礙晶粒正常長(zhǎng)大，一旦這種阻礙失效常會(huì)出現(xiàn)晶粒突然長(zhǎng)大，而且長(zhǎng)大很多。對(duì)這種晶粒不均勻的現(xiàn)象稱為二次結(jié)晶。對(duì)于機(jī)械工程結(jié)構(gòu)材料是不希望出現(xiàn)二次結(jié)晶的。但是對(duì)硅鋼片等電氣材料常利用這個(gè)二次結(jié)晶得到粗晶來(lái)獲得高的物理性能。

晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是晶界能的下降，即長(zhǎng)大前后的界面能差值。晶粒長(zhǎng)大會(huì)減少晶體中晶界的總面積，降低界面能。因此，只要有足夠原子擴(kuò)散的溫度和時(shí)間條件，晶粒長(zhǎng)大是自發(fā)的、不可避免的。

再結(jié)晶結(jié)束后，材料通常得到細(xì)小等軸晶粒，若繼續(xù)提高加熱溫度或延長(zhǎng)加熱時(shí)間，將引起晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大按其特點(diǎn)可分為兩類：正常晶粒長(zhǎng)大與異常晶粒長(zhǎng)大（二次再結(jié)晶），前者表現(xiàn)為大多數(shù)晶粒幾乎同時(shí)逐漸均勻長(zhǎng)大；而后者則為少數(shù)晶粒突發(fā)性的不均勻長(zhǎng)大。

晶粒的長(zhǎng)大，從熱力學(xué)條件來(lái)看，在一定體積的金屬中，其晶粒愈粗，總的晶界表面積就愈小，總的表面能也就愈低。由于晶粒粗化可以減少表面能，使金屬或合金處于較穩(wěn)定的、自由能較低的狀態(tài)，因此，晶粒長(zhǎng)大是一種自發(fā)的變化趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)這種變化趨勢(shì)，需要原子有較強(qiáng)的擴(kuò)散能力，以完成晶粒長(zhǎng)大時(shí)晶界的遷移運(yùn)動(dòng)。而較高的加熱溫度正使其具備了這一條件。

晶粒長(zhǎng)大的具體過(guò)程是由晶粒的互相吞并來(lái)完成的，而這種吞并又是通過(guò)晶界的逐漸移動(dòng)而進(jìn)行的。即某些晶粒的晶界向其周圍的其他晶粒推進(jìn)，從而把別的晶粒吞并過(guò)來(lái)。晶界的移動(dòng)與其曲率有關(guān)，晶界的曲率愈大，則其表面積也愈大，因此，一個(gè)彎曲的晶界有向其曲率中心移動(dòng)而使其變得平直的趨勢(shì)，這一過(guò)程稱為晶界的平直化。

晶界平直化的示意圖

因?yàn)樾【Я５木Ы缫话憔哂型姑?，而大晶粒的晶界一般具有凹面，因此晶界移?dòng)的結(jié)果是小晶粒易為相鄰的大晶粒所吞并。

固態(tài)燒結(jié)

燒結(jié)，是指把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w，是一個(gè)傳統(tǒng)的工藝過(guò)程。人們很早就利用這個(gè)工藝來(lái)生產(chǎn)陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。一般來(lái)說(shuō)，粉體經(jīng)過(guò)成型后，通過(guò)燒結(jié)得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結(jié)過(guò)程直接影響顯微結(jié)構(gòu)中的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布，進(jìn)而影響材料的性能。

在利用固相反應(yīng)制備無(wú)機(jī)固體化合物時(shí)，反應(yīng)的速率由擴(kuò)散過(guò)程控制，常常需要較高的溫度才能使反應(yīng)有效地進(jìn)行。另外一些固體化合物是固液相組成的化合物，在熔化時(shí)會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，故燒結(jié)一般應(yīng)在產(chǎn)物熔點(diǎn)以下進(jìn)行，以保證得到均勻的物相。但是燒結(jié)溫度也不能太低，否則會(huì)使固相反應(yīng)的速率太低。在很多情況下，燒結(jié)需要在特定的氣氛或真空中進(jìn)行?？刂茻Y(jié)過(guò)程的氣相分壓非常重要，特別是當(dāng)研究的體系中含有價(jià)態(tài)可變的離子時(shí)，固相反應(yīng)的氣相分壓將直接影響到產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)。例如，在銅系氧化物高溫超導(dǎo)體的合成中，燒結(jié)過(guò)程必須在嚴(yán)格控制氧分壓，以保證得到具有確定結(jié)構(gòu)、組成和銅價(jià)態(tài)分布的超導(dǎo)材料。

高爐煉鐵生產(chǎn)前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和造球后在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，燒結(jié)成塊的過(guò)程。在生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。主要包括燒結(jié)料的準(zhǔn)備，配料與混合，燒結(jié)和產(chǎn)品處理等工序。

燒結(jié)工藝 

玻璃化

對(duì)于非晶高分子，當(dāng)高分子通過(guò)降溫從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>玻璃態(tài)，或者通過(guò)升溫從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的過(guò)程稱之為玻璃化轉(zhuǎn)變，發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度叫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。對(duì)于結(jié)晶高分子，玻璃化轉(zhuǎn)變是指其非晶部分所發(fā)生的由高彈態(tài)向玻璃態(tài)(或者玻璃態(tài)向高彈態(tài))的轉(zhuǎn)變。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變是高分子中普遍存在的現(xiàn)象。但是玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象并不局限于高分子，一些小分子化合物也存在玻璃化轉(zhuǎn)變。

對(duì)于玻璃化，從分子運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看，高分子的玻璃化轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)于鏈段運(yùn)動(dòng)的“發(fā)生”和“凍結(jié)”的臨界狀態(tài)。鏈段是分子鏈中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元，它是一種統(tǒng)計(jì)單元，其內(nèi)涵隨高分子結(jié)構(gòu)和外界條件而變化。已有的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，與玻璃化轉(zhuǎn)變相對(duì)應(yīng)的鏈段運(yùn)動(dòng)是由20～50個(gè)鏈節(jié)(50～100個(gè)碳原子)所組成的鏈段的運(yùn)動(dòng)。

這種鏈段運(yùn)動(dòng)的“發(fā)生”和“凍結(jié)”導(dǎo)致高分子的許多物理參數(shù)(比容、比熱容、模量、熱導(dǎo)率、介電常數(shù)等)在很窄的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間發(fā)生急劇的變化。例如在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后，高分子材料的模量會(huì)發(fā)生3～4個(gè)數(shù)量級(jí)的變化，從堅(jiān)硬的固體一下變成了柔軟的彈性體，完全改變了材料的使用性能。由于玻璃化轉(zhuǎn)變對(duì)高分子材料的性能有如此大的影響，需要對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究。

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