特种陶瓷的主要制备工艺过程包括坯料制备、成型和烧结三步。在成型工艺完成后，烧结可以控制晶粒的生长，对材料的使用性能影响至关重大。到目前为止，陶瓷烧结技术一直是人们不断突破的领域。

特种陶瓷烧结原理

烧结是指成型后的坯体在高温作用下、通过坯体间颗粒相互粘结和物质传递，气孔排除，体积收缩，强度提高、逐渐变成具有一定的几何形状和坚固烧结体的致密化过程。在宏观和微观上对烧结现象进行观察，可以看到宏观上，烧结后的产物体积收缩，致密度提高，强度增加。微观上，气孔形状改变，晶体长大，成份变化（掺杂元素）。按照烧结过程中的变化，主要将烧结分为以下阶段：

1

烧结 前期阶段

2

烧结后期阶段

陶瓷烧结主要可分为固相烧结和液相烧结，并分别对应着不同的反应机理。液相烧结的反应机理可简单归纳为熔化、重排、溶解-沉淀、气孔排除；按照烧结体的结构特征，将固相烧结机理划分为3个阶段：烧结初期、烧结中期和烧结后期。

固相烧结示意图

烧结前期：在烧结初期，颗粒相互靠近，不同颗粒间接触点通过物质扩散和坯体收缩形成颈部。在这个阶段，颗粒内的晶粒不发生变化，颗粒的外形基本保持不变。

烧结中期：烧结颈部开始长大，原子向颗粒结合面迁移，颗粒间距离缩小，形成连续的孔隙网络。该阶段烧结体的密度和强度都增加。

烧结后期：一般当烧结体密度达到90%，烧结就进入烧结后期。此时，大多数孔隙被分隔，晶界上的物质继续向气孔扩散、填充，随着致密化继续进行，晶粒也继续长大。这个阶段烧结体主要通过小孔隙的消失和孔隙数量的减少来实现收缩，收缩缓慢。

特种陶瓷烧结方法

人们根据不同的依据分别对陶瓷的烧结方法进行分类，其特点及适用范围如下：

陶瓷烧结方法简介

影响烧结的因素

1

粉末颗粒度

细颗粒增加烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，导致烧结过程加速，但是过细的颗粒容易吸附大量气体，妨碍颗粒间的接触，阻碍烧结，因此必须根据烧结条件合理的选择粒度。

2

外加剂的作用

固相烧结中，外加剂可通过增加缺陷促进烧结；液相烧结中，外加剂可通过改变液相的性质来促进烧结。

3

烧结温度和时间

提高烧结温度对固相扩散等传质有利，但过高的温度会促使二次结晶，使材料性能恶化。烧结的低温阶段以表面扩散为主，高温阶段以体积扩散为主，低温烧结时间过长对致密化不利，是材料的性能变坏，因此通常采用高温短时烧结提高材料的致密度。

4

烧结气氛

在空气中烧结，会使晶体生成空位、造成缺陷，所以烧结不同的基体材料要对气氛进行选择。而气氛对烧结的影响又十分复杂。一般材料如TiO2、BeO、Al2O3等，在还原气氛中烧结，氧可以直接从晶体表面逸出，形成缺陷结构，从而利于烧结；非氧化物陶瓷，由于在高温下易被氧化，因而在氮气及惰性气体中进行烧结；PZT陶瓷，为防止Pb的挥发，要求加气氛片或气氛粉体进行密闭烧结。

5

成型压力

坯体的成型压力也对材料的性能影响至关重要。成型压力越大，坯体中颗粒接触的越紧密，烧结时扩散阻力越小；过高的成型压力又会是粉料发生脆性断裂，不利于烧结。

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烧结炉是粉末冶金生产中重要的设备之一，是根据烧结工艺的要求而进行设计和制造的。粉末冶金烧结炉以电炉最为普通。粉末冶金制品的烧结，从本质上讲也是一种热处理过程，与传统的致密金属热处理操作有类似之处，但由于粉末原料的特殊性，粉末冶金烧结具有下列特点：

1、粉末压坯具有较大的自由表面，烧结过程一般需要保护气氛，并且对各种烧结气氛的反应很敏感;

2、金属粉末表面一般存在着氧化膜，影响金属之间接触，阻碍烧结进行，需在烧结过程中使金属氧化物得到还原;

3、压坯在成形过程产生的应力应予以消除;

4、压坯中含有一定数量的挥发性添加剂，需在烧结前的升温加热阶段予以烧除;

5、压坯在烧结过程中可能出现液相;

6、压坯强度低，在烧结过程不能碰撞，烧结中物料传送要平稳;

7、烧结温度比一般热处理温度高，温度控制要更精确。

以上就是关于粉末冶金工艺对烧结炉构造的要求就介绍到这，粉末冶金烧结炉是一种利用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结制成金属或合金零部件的热处理设备。主要用于压制成形的铁基、铜基及其它相关粉末冶金制品。

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