8YSZ陶瓷闪烧过程的温度场研究

发布时间：2021-04-12 06:20

　　陶瓷材料具备一系列优异性能,但是传统烧结工艺需要较高的烧结温度和较长的烧结时间。为了降低成本和提高陶瓷材料性能,发展新型烧结技术一直是陶瓷领域的重要研究方向。最近出现的陶瓷闪烧技术由于具有烧结温度低、烧结速度快的优点,从而引起了大家的广泛关注。虽然采用这种方法已经烧结了一系列陶瓷材料,然而到目前为止对闪烧机理的认识还十分有限。本文通过研究闪烧过程中试样表面温度的变化,证实了焦耳热理论的不足,并对闪烧过程中的温度演变提出了合理的解释,加深了我们对闪烧机理的认识。本文以8YSZ陶瓷为研究对象,研究了直流电场的电场强度、电流密度对闪烧过程的影响;研究了交流电场的电场强度、电流密度、频率对闪烧过程的影响;利用红外热成像仪重点研究了直流和交流电场闪烧过程中试样表面温度变化情况和温度分布特征。主要结论如下:（1）直流电场下,电场强度影响闪烧过程的孕育时间,电场强度越大,孕育时间越短;电场强度还影响孕育阶段温度上升速率,电场强度越大,升温速率越大;在相同的电流密度下,电场强度对稳定阶段温度没有影响;电流密度影响稳定阶段的温度大小,电流密度越大,温度越高。（2）直流电场下,试样表面温度呈现非对称分布,... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

烧结过程不同阶段[6]

西南交通大学硕士研究生学位论文 结机理陶瓷应用已经有了很长的历史，但对于烧结微观机理的解读并对陶瓷烧结微观机理的研究，Ashby 等[14,15]提出了烧结存在 6应不同的物质传输速率和扩散速率。如图 1-2 所示，这 6 个方2 晶格扩散（起始于表面）；3 气相传输；4 晶界扩散；5 晶格扩性流动。从各个阶段来解释烧结过程中存在的物质传输机理，哪里来到哪里去的这一过程，为烧结机理提供了合理的解释。键合和颈部的生长。但是其中 1、2 和 3 的存在对致密化过程没三个方式能够有效的促进材料的致密化。综上所述，烧结过程移。

西南交通大学硕士研究生学位论文 第 5 页如图 1-4 所示，闪烧相比于其他的烧结方式具有两个显著的优势[13,17-19]：（1）快速传质；（2）低温节能。Rish 等实验发现在炉温 850 ℃，外加电场强度 120 V/cm 的条件下，5 s 内就能把相对密度为 50 %的 3YSZ 陶瓷生坯烧结致密。这种烧结方式所需的温度远远低于传统烧结提供的 1450 ℃高温，烧结时间也比传统烧结所需的几个小时大大缩短[20]。当然如果提供的电场强度没有达到材料的闪烧临界值，则不会发生闪烧现象，此时进行的是传统的电场辅助烧结。闪烧的实质上也一种是电场辅助烧结，极大地促进烧结过程的快速进行。

【参考文献】：
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本文编号：3132793