超声波对液相烧结初期致密化行为的影响

发布时间：2024-03-23 23:33

　　为改善烧结材料的致密性以提高陶瓷材料的综合性能,研究了超声波作用下固相颗粒在液相中的受力及致密情况。根据粉末液相烧结原理,构建了颗粒在液相中的受力图,依据固相颗粒在液相中的受力分析,建立了烧结体系初期相对密度与毛细管力、外加压力和超声波声压间的关系。为了探明超声波对液相烧结初期致密度的影响,以TiB₂-Ni烧结材料为研究对象,在1500℃、外加压力为30 MPa的条件下,计算了不同超声频率、液相粘度下的相对密度。结果表明:在超声波作用下,固相颗粒在液相中的驱动力增大,这有助于液相烧结的进行,有利于提高烧结材料的相对密度;当超声波频率增大时,烧结材料的相对密度变大;且在超声波作用下,液相粘度会降低,这有助于提高烧结材料的相对密度。

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【部分图文】：

图1超声热压烧结的颗粒受力图

由图1分析，根据实际烧结情况，超声热压烧结下颗粒受到的有效驱动力σe表达式为：式中：σa为外加压力Pa在烧结颈部引起的应力，MPa;g为外压应力校正因子；σL为毛细管力产生的应力，MPa;m为毛细管力校正因子；σc为声压力作用下的压应力，MPa;k为声压应力校正因子。

图2相对密度与超声波频率之间的关系

在液相热压烧结状态下，超声波在媒质中传播时，会在固相颗粒上产生声压，促使颗粒移动，进而提高烧结体系的相对密度。通过对TiB2-Ni陶瓷体系的研究，在相同的烧结条件下，令液相粘度为0.0035Pa·s，改变施加的超声波频率，分别为20、25、30、35、40kHz，依据液相....

图3超声波作用下的相对密度与液相粘度的关系

对于液相粘度，有研究表明[12]，随着超声波功率越大或超声波频率越低，粘度下降就越快。根据对TiB2-Ni陶瓷体系的研究，在其余烧结条件相同的情况下，通过改变液相粘度，分别为0.0025、0.003、0.0035、0.004、0.0045Pa·s，通过烧结初期的致密化方程，计....

本文编号：3936636