為改善燒結(jié)材料的致密性以提高陶瓷材料的綜合性能,研究了超聲波作用下固相顆粒在液相中的受力及致密情況。根據(jù)粉末液相燒結(jié)原理,構(gòu)建了顆粒在液相中的受力圖,依據(jù)固相顆粒在液相中的受力分析,建立了燒結(jié)體系初期相對密度與毛細(xì)管力、外加壓力和超聲波聲壓間的關(guān)系。為了探明超聲波對液相燒結(jié)初期致密度的影響,以TiB₂-Ni燒結(jié)材料為研究對象,在1500℃、外加壓力為30 MPa的條件下,計算了不同超聲頻率、液相粘度下的相對密度。結(jié)果表明:在超聲波作用下,固相顆粒在液相中的驅(qū)動力增大,這有助于液相燒結(jié)的進(jìn)行,有利于提高燒結(jié)材料的相對密度;當(dāng)超聲波頻率增大時,燒結(jié)材料的相對密度變大;且在超聲波作用下,液相粘度會降低,這有助于提高燒結(jié)材料的相對密度。

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【部分圖文】：

圖1超聲熱壓燒結(jié)的顆粒受力圖

由圖1分析，根據(jù)實際燒結(jié)情況，超聲熱壓燒結(jié)下顆粒受到的有效驅(qū)動力σe表達(dá)式為：式中：σa為外加壓力Pa在燒結(jié)頸部引起的應(yīng)力，MPa;g為外壓應(yīng)力校正因子；σL為毛細(xì)管力產(chǎn)生的應(yīng)力，MPa;m為毛細(xì)管力校正因子；σc為聲壓力作用下的壓應(yīng)力，MPa;k為聲壓應(yīng)力校正因子。

圖2相對密度與超聲波頻率之間的關(guān)系

在液相熱壓燒結(jié)狀態(tài)下，超聲波在媒質(zhì)中傳播時，會在固相顆粒上產(chǎn)生聲壓，促使顆粒移動，進(jìn)而提高燒結(jié)體系的相對密度。通過對TiB2-Ni陶瓷體系的研究，在相同的燒結(jié)條件下，令液相粘度為0.0035Pa·s，改變施加的超聲波頻率，分別為20、25、30、35、40kHz，依據(jù)液相....

圖3超聲波作用下的相對密度與液相粘度的關(guān)系

對于液相粘度，有研究表明[12]，隨著超聲波功率越大或超聲波頻率越低，粘度下降就越快。根據(jù)對TiB2-Ni陶瓷體系的研究，在其余燒結(jié)條件相同的情況下，通過改變液相粘度，分別為0.0025、0.003、0.0035、0.004、0.0045Pa·s，通過燒結(jié)初期的致密化方程，計....

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