QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT doc

KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH THIÊU KẾTKhái niệm quá trình thiêu kết kết khối Nguyên liệu bột KẾT KHỐI Sản phẩm rắn Nhiệt độ cao Ứng dụng: -Luyện kim bột -Vật liệu silicat, Gốm sứ…... QUÁ TRÌNH TH

CHƯƠNG 4 -QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT

I KHÁI NIỆM

II CƠ CHẾ KẾT KHỐI

1 Kết khối pha rắn

2 Kết khối pha lỏng

3 Kết khối do bay hơi ngưng tụ

4 Kết khối do biến dạng dẻo

I CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ

TRÌNH THIÊU KẾT

KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT

Khái niệm quá trình thiêu kết (kết khối)

Nguyên

liệu bột

KẾT KHỐI

Sản phẩm rắn

Nhiệt độ cao

Ứng dụng:

-Luyện kim bột

-Vật liệu silicat, Gốm sứ…

QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT

Kết khối hay thiêu kết là quá trình sít đặc của vật liệu (gốm sứ, VLCL…) khi được nung ở nhiệt độ cao.

Vật liệu đã kết khối sẽ bền chắc hơn nhiều vì lực liên kết trong vật liệu là lực liên kết nguyên tử trong mạng tinh thể hay trong vật chất thủy tinh

ÆĐộ chắc đặc, Độ bền, cường độ cơ học tăng cao, độ bền hóa

QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT

Đánh giá mức độ kết khối:

- Độ co khi nung (độ co thể tích, độ co dài)

- Độ xốp nhỏ ( Vlỗ hở +kín/ Vmẫu)

- Độ hút nước nhỏ (khối lượng nước ngấm vào mẫu / khối lượng mẫu khô)

- Khối lượng thể tích lớn (khối lượng mẫu khô/Vmẫu xốp)

…

Mẫu nén ban đầu

Tạo thành các lỗ trống trong mẫu

Sản phNm kết khối

Các giai đoạn xảy ra trong mẫu khi kết khối

Sự tiếp xúc giữa các hạt

ĐỘNG LỰC VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ BẢN

Động lực của thiêu kết

là sự giảm năng lượng

bề mặt phân giới tổng

cộng

-Sự thay đổi năng lượng

phân giới bề mặt: quá trình

kết khối

-Sự thay đổi diện tích bề

mặt là do sự thô hóa hạt

Các quá trình hóa lý xảy ra trong khi kết khối rất phức tạp

-Quá trình khuếch tán trên bề mặt hạt, khuếch tán khuyết tật

trong hạt

-Quá trình thay thế đồng hình các ion trong mạng tinh thể của

hạt

-Tạo pha lỏng tiếp xúc các hạt

-Kết dính các hạt

-Lấp đầy lỗ hở, thải dần lỗ kín

-Tái kết tinh ổn định cấu trúc

-Bay hơi, ngưng tụ….

PHÂN LOẠI THIÊU KẾT

Kết khối pha rắn

Kết khối có mặt pha lỏng

Kết khối do quá trình bay hơi, ngưng tụ

Kết khối do phản ứng hóa học

Kết khối do biến dạng dẻo

KẾT KHỐI PHA RẮN

Thiêu kết trạng thái rắn xảy ra đối với bột nén được kết khối hoàn toàn ở trạng thái rắn ở nhiệt độ thiêu kết

Æ Không có sự tham

gia của pha lỏng, pha

khí trong quá trình kết

khối

Nhiệt độ: Ttk ≈ 0,8 – 0,9 Tnc

Các giai đoạn trong quá trình kết khối pha rắn

Kết luận: Để tăng khả năng kết khối pha rắn

-Tăng độ mịn ban đầu Æ quá trình kết khối tăng

-Dùng nguyên liệu có khuyết tật

-Dùng thêm phụ gia tạo dung dịch rắn Æ tăng

khuyết tật

-Tốc độ nâng nhiệt quá nhanh Æ kết khối không

tốt bằng nâng nhiệt chậm.

KẾT KHỐI PHA LỎNG

ÆKết khối có mặt pha lỏng là các chất nóng chảy được

tạo thành trong hỗn hợp rắn

Tốc độ kết khối có sự

tham gia của pha lỏng

thuờng có tốc độ lớn

hơn so với kết khối

không có pha lỏng

KẾT KHỐI DO QUÁ TRÌNH BAY HƠI NGƯNG TỤ

Vật chất chuyển

sang pha khí

Ngưng tụ lại lấp vào các lỗ trống

Đặc điểm:

Áp dụng đối với chất thăng hoa ở

nhiệt độ cao

- Tăng cường độ

-Không thay đổi độ xốp, không

co khi nung

VD: SiC

KẾT KHỐI DO BIẾN DẠNG DẺO

Nguyên

liệu bột

Nhiệt độ cao

Áp suất nén

Biến dạng dẻo:

- chuyển vật chất gắn liền các hạt

- chảy dẻo hàn các lỗ xốp

Áp dụng: kết khối kim loại bột

KẾT KHỐI DO PHẢN ỨNG

HÓA HỌC

Æ Sự kết khối do phản ứng

hóa học tạo pha mới lấp đầy

các lỗ rỗng.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THIÊU KẾT

Biến số liên quan đến vật liệu :

- Bột: hình dạng, kích thước, phân bố kích thước, độ kết tụ

(agglomerate), tính trộn lẫn (mixedness),

- Hóa học: thành phần, tạp chất, không hợp thức

(non-stoichiometry), đồng nhất,

Các biến số liên quan đến điều kiện thiêu kết

- Nhiệt độ, thời gian, áp lực, khí quyển, tốc độ nâng nhiệt và hạ

nhiệt,