特种陶瓷低温烧结方法

正确地选择烧结方法是使特种陶瓷具有理想的结构及预定的性能之关键。如在通常的大气条件下（无特殊气氛、常压下）烧结，无论怎样选择烧结条件，也很难获得无气孔或高强度制品。在传统陶瓷生产中经常采用常压烧结(pressureless sintering)方法。这种方法比特殊烧结方法生产成本低，是最普通的烧结方法，这里就不作详细介绍。
    一、低温烧结
    在尽可能低的温度下制备陶瓷是人们早有的愿望，这种方法可以降低能耗，使产品价格降低。低温烧结(low temperature sintering)方法主要有以下几种：引入添加剂、压力烧结、使用易于烧结的粉料等。
    1．引入添加剂
    这种方法根据添加剂作用机理可分如下两类：添加剂的引入使晶格空位增加，易于扩散，烧结速度加快；添加剂的引入使液相在较低的温度下生成，出现液相后晶体能作粘性流动，因而促进了烧结。
    当不存在液相时，陶瓷粉料通常是通过扩散传质而烧结的。实际上，理想晶体是不存在的，晶体总是存在一定数量的空位，颈部的空位浓度高，其他部分的空位浓度低，空位浓度梯度的存在，导致空位浓度高的部分（通常是两颗粒的接界处——颈部）向空位浓度低的部分扩散，而质点（离子）向相反方向扩散，使物料烧结。添加剂的引入固溶于主晶相，空位就增加，促进了扩散，使物料易于娆结，如：A12 03添加Tioz、Mg0、Mn0等添加剂后，就显著地促进了烧结。
    当添加剂引入后可以在较低的温度下生成液相，由于粘性流动（以颗粒为单位的迁移）导致烧结，如Si3 N4中添加Mg0、Y2 03、A12 03等均可加快烧结速度。添加剂的作用前面已叙述过，这里不再赘述。总之，它能使材料显示出新的功能，提高强度、抑制晶粒成长、促进烧结等。
    2．压力烧结(pressure sintering)
    详见“热压烧结”内容。
    3．使用易于烧结的粉料
    易于烧结粉料制备方法大致分为如下两类：(1)通用粉料制备工艺规程；(2)特殊粉料制备法。方法(2)之所以区别于方法(1)，主要是考虑到方法(2)中制备工艺过程的变化，这是区分两种方法的根据。这里所指的制备工艺过程是母盐的化学组成，母盐的制备条件、煅烧条件、粉碎条件等。由于这些工艺过程的变化，使所得的陶瓷粉料的烧结性能发生微妙的变化。如：用四异丙醇钛为原料制得的Tioz粉体平均颗粒度为0.08 ym。烧结后材料密度达到理论密度的99%，烧成体的晶粒大小约为0.15 tim，烧结温度为800℃，比用传统工艺制备的Tioz粉料烧结温度降低500～600℃（通常Ti02的娆结温度为1300—1400℃）。用四乙醇钛为原料，合成的Ti02粉体的平均粒度约为0.3pm，烧结后材料密度为理论密度的99%，烧成体的晶粒大小约1.2肛m，烧结温度为1050℃。总之，随着粉末颗粒的微细化，粉体的显微结构和性能将会发生很大的变化，尤其是对亚微米一纳米级的粉体来说，它在内部压力、表面活性、熔
点等方面都会有意想不到的性能，因此能加速粉料在烧结过程中动力学过程、降低烧结温度和
缩短烧结时间。