鉻酸鑭材料因其良好的電性能和高溫穩(wěn)定性,目前在很多方面有著廣泛的應用。但鉻酸鑭的燒結溫度較高,且在燒結過程中鉻的揮發(fā),更是增加了鉻酸鑭材料致密化的難度,使其很難制備。近些年,一種名為“閃燒”的技術被提出,且運用在各個領域的材料中。閃燒具有致密化速率快,燒結溫度低,保溫時間短等特點,本文以運用閃燒技術制備致密鉻酸鑭陶瓷為目的,探索閃燒機理,并研究閃燒過程中各參數對閃燒點的影響。用固相法和溶膠-凝膠法制備合成鉻酸鑭粉體,探討其在不同電場強度下的閃燒行為,在電場強度25 V/cm下通過改變電流密度或保溫時間分析其對閃燒樣品微觀結構的影響。實驗表明,電場強度由15 V/cm提高到35 V/cm后,樣品閃燒點從316 ℃下降到141 ℃。選取電場強度25 V/cm條件,將電流密度由100 A/cm²提升到140 A/cm²或者將閃燒階段的保溫時間由10s增加到300s,鉻酸鑭材料的致密化程度提高,晶粒尺寸明顯增長。此外,采用恒壓增流的方式制備20^*3^*2mm的試樣,將閃燒樣品的性能與傳統(tǒng)燒結材料進行對比。前者... 

【文章來源】：內蒙古科技大學內蒙古自治區(qū)

【文章頁數】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

燒結過程的物質傳輸機理

內蒙古科技大學碩士學位論文-8-1.5.1放電等離子燒結放電等離子燒結技術（SparkPlasmaSintering簡稱：SPS技術）是一種將直流脈沖和施加外力相結合的新型燒結技術，具有升溫速率快，能量消耗低，保溫燒結短，對環(huán)境影響小的優(yōu)點，該技術是通過將直流脈沖通入到已經施加外部壓力的樣品中，直流脈沖在通過樣品時放電瞬間產生的等離子體后在作用在樣品內，試樣內的粉體在焦耳熱的作用下進行加熱并產生電火花，在壓力的作用下，得到均勻加熱的效果，完成燒結。在放電等離子燒結過程中有效的控制了晶粒的異常長大，改善了樣品的微觀形貌，因其具有諸多的優(yōu)勢得到了應用[26-29]。放電等離子燒結的商業(yè)化過程是由日本在90年代生產的第一臺SPS燒結爐，瑞典研究人員利用直流脈沖技術制備獲得先進陶瓷材料后引起了各國學者的關注。相比于傳統(tǒng)燒結法對樣品需要加熱來進行生產的方式，SPS技術是采用在材料內部進行加電來完成后加熱進而實現(xiàn)試樣燒結的。這種燒結方式，可以通過快速升溫和短時間保溫的方式來盡快的跳過試樣的表面擴散階，從而直接步入晶界的擴散流程，這種方式能阻止晶粒的進一步長大，短短數秒便可以實現(xiàn)熱處理需要的高溫環(huán)境，提高了生產效率的同時也降低了生產過程的能源消耗。同時，也可以完美的維持材料對高性能的需要的微觀結構。圖1.2放電等離子燒結系統(tǒng)結構圖1.5.2振蕩壓力燒結振蕩壓力燒結（OPS）是改進了原有的靜態(tài)壓力燒結技術，將原有施加壓力的裝置，改變成了一個可以調節(jié)頻率和振幅的振蕩壓力，將原本固定力變成可動力。改善了

內蒙古科技大學碩士學位論文-9-傳統(tǒng)壓力燒結中粉體流動不充分的問題，提高了粉體內部氣孔排出的比例，獲得了更高的堆積密度。OPS技術主要是通過向粉體中施加了連續(xù)的振蕩壓力，從而提高了顆粒間的重排效率以及減少了顆粒之間的團聚現(xiàn)象。而且這種振蕩壓力作為燒結致密化的主要驅動力，能夠使燒結過程中的晶粒發(fā)生旋轉和移動，起到促進致密化的作用。并且持續(xù)不斷的振蕩壓力促進氣孔的排出，使陶瓷的致密化程度更高。OPS技術能通過連續(xù)的振蕩壓力提高燒結的速率，降低燒結溫度，抑制晶粒生長，并且能獲得致密化程度高的陶瓷[30]。圖1.3振蕩壓力耦合裝置(a)和原理示意圖(b)1.5.3冷燒結冷燒結技術（CS）能夠在極低的溫度下完成燒結且達到致密化，Guo等人通過實驗能在25oC–300oC的極低溫度范圍內在較短的1–60分鐘的完成燒結，目前以應用在多種燒結礦，獲得了理論密度在80％–99％的無機化合物。這種工藝是通過向粉體中加入瞬時溶劑，使粉體瞬間溶解（含水液相的濃度3–30wt％），在通過施加壓力（50–500MPa）來促進粉體顆粒間的液相擴散和重排。從而使粉體能夠在較低的溫度和較短的時間完成燒結且實現(xiàn)致密化[31]。在CS工藝中，瞬時溶劑將粉體液化起到了促進顆粒滑動且重新排列的作用，并且顆粒尖端會在液相中溶解，使顆粒變得更圓滑，進一步提高液體在施加壓力后顆粒的堆積密度。隨著外力的施加，粉體的液相溶劑開始發(fā)生相互流動和溶解吸出過程，是樣品達到致密化的主要驅動力。隨著機械壓力和溫度的相互作用，會使溶液快速蒸發(fā)，使溶液的過飽和程度隨燒結時間的延長而增加，物質可以在液相中發(fā)生擴散，且

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本文編號：2984837