烧结是一种能显著提高材料强度的工艺。
它通过颗粒的粘合和致密化改善材料的机械性能。
这使得最终产品具有更好的强度、硬度和耐磨性。
烧结的主要机制包括受控加热、扩散以及形成致密的内聚结构。
烧结是如何提高强度的？4 种主要机制解析
1.结合和致密化
在烧结过程中，粉末压制物中的颗粒会被加热到低于其熔点的温度。
这种加热可使颗粒在接触点处粘结在一起，这一过程被称为 "颈部形成"。
随着烧结过程的继续，这些颈部逐渐增大，颗粒之间的相互连接也越来越紧密，从而降低了材料的整体孔隙率。
这种致密化过程对提高材料强度至关重要，因为它消除了可能影响结构完整性的空隙和薄弱点。
2.受控加热和扩散
烧结过程的温度和持续时间受到严格控制，以促进原子在颗粒边界的扩散。
这种扩散填充了颗粒之间的间隙，促进了连续固相的形成，从而有助于材料的固结。
扩散机制的驱动力是颗粒结合时表面能的降低，这在热力学上是有利的。
这种受控的加热和扩散使材料具有更好的机械完整性和强度。
3.形成致密的内聚结构
烧结工艺的最终目标是形成具有致密和内聚结构的材料。
这种结构是通过逐步消除孔隙和加强颗粒之间的结合力而形成的。
致密结构不仅能提高机械强度，还能改善导电性、导热性和透光性等其他性能。
4.微观尺度效应
在微观层面上，烧结过程受到颗粒大小和颗粒表面曲率等因素的影响。
颗粒越小、曲率越大，由于表面能越高，致密化的驱动力就越大。
这就是为什么烧结工艺中经常使用细粒材料，以获得更高的强度和更好的整体性能。
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