α-Al2O3的恒速无压烧结机理研究

论文摘要

采用恒速升温无压烧结的方法,对α—Al2O3的热膨胀行为、烧结行为及烧结机理进行了研究。 对相对密度为90%Al2O3的三种线膨胀系数（平均线膨胀系数,动态线膨胀系数,瞬态线膨胀系数）进行了研究,发现Al2O3样品动态线膨胀系数随温度升高而增大,样品的瞬态线膨胀系数随温度升高而降低。 研究了升温速率以及粉料粒径对烧结行为的影响,得到两种不同粒径样品致密化速率与相对密度的关系曲线,发现100-200nm的Al2O3样品的最大致密化速率所对应的相对密度为69.7%,而200-500nm样品为75.8%;通过分析200-500nm样品两种升温速率下的致密化速率与相对密度的关系曲线,可知最大致密化速率与升温速率无关,均出现在相对密度73%左右。 分别采用Johnson以及Woolfrey提出的烧结初期动力学理论计算得到的不同粒径和升温速率下Al2O3的烧结初期激活能值是不同的,这与模型建立的设定条件有关,但都呈现出随温度升高而减小的趋势,同时根据Wang的烧结初中期烧结理论计算得到的烧结激活能呈现出随温度的升高先减小后增大的变化。上述结果表明烧结过程中激活能不是定值,烧结初中期阶段激活能的变化与样品粒径大小、升温速率及所选择的温度区间有关。烧结过程中物质输运机制的不同以及显微结构的变化等因素均会对激活能产生影响,有待进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 烧结的基本理论
• 1.1.1 烧结的基本过程
• 1.1.2 烧结的主要物质输运方式
• 1.1.3 影响烧结的因素
• 1.2 烧结理论的发展和研究现状
• 1.2.1 烧结理论研究的历史
• 1.2.2 烧结模型及相应烧结致密化动力学的研究
• 1.3 固相烧结中的热力学问题
• 1.3.1 烧结过程的推动力
• 1.3.2 烧结过程中的激活能
• 1.3.3 质点迁移的微观机构和扩散系数
• 1.3.4 烧结激活能的计算方法
• 1.4 烧结机理的研究方法进展
• 第二章 研究内容及实验
• 2.1 研究内容
• 2.2 相关实验
• 2O₃的热膨胀系数及热膨胀行为'>第三章 Al₂O₃的热膨胀系数及热膨胀行为
• 2O₃三种线膨胀系数研究'>3.1 Al₂O₃三种线膨胀系数研究
• 3.1.1 样品的平均线膨胀系数
• 3.1.2 样品的动态线膨胀系数
• 3.1.3 样品的瞬态线膨胀系数
• 2O₃坯体烧结收缩前的热膨胀行为'>3.2 不同粒径Al₂O₃坯体烧结收缩前的热膨胀行为
• 2O₃坯体的平均热膨胀系数'>3.2.1 两种粒径Al₂O₃坯体的平均热膨胀系数
• 2O₃动态热膨胀系数的影响'>3.2.2 温度与粒径对Al₂O₃动态热膨胀系数的影响
• 3.3 小结
• 2O₃的恒速升温烧结行为研究'>第四章 不同粒径Al₂O₃的恒速升温烧结行为研究
• 4.1 不同粒径尺寸氧化铝的烧结曲线
• 4.1.1 粒径对烧结曲线及致密化速率的影响
• 2O₃致密化速率与相对密度的关系'>4.1.2 不同粒径Al₂O₃致密化速率与相对密度的关系
• 2O₃样品（200-500nm）的恒速升温烧结行为'>4.2 α-Al₂O₃样品（200-500nm）的恒速升温烧结行为
• 4.2.1 升温速率对烧结行为的影响
• 4.2.2 不同升温速率时致密化速率与相对密度的关系
• 4.3 小结
• 2O₃烧结动力学及烧结激活能的研究'>第五章 Al₂O₃烧结动力学及烧结激活能的研究
• 2O₃样品（100-200nm）恒温及恒速升温烧结行为的研究'>5.1 Al₂O₃样品（100-200nm）恒温及恒速升温烧结行为的研究
• 2O₃恒温烧结行为的研究'>5.1.1 Al₂O₃恒温烧结行为的研究
• 2O₃恒速升温烧结行为的研究'>5.1.2 Al₂O₃恒速升温烧结行为的研究
• 2O₃烧结初期机理'>5.2 单一恒速升温曲线研究Al₂O₃烧结初期机理
• 5.2.1 理论的推导及演化
• 5.2.2 数据分析
• 5.3 升温速率对激活能的影响
• 5.3.1 实验数据分析
• 2O₃的初期激活能研究'>5.3.2 两种升温速率下200-500nmAl₂O₃的初期激活能研究
• 2O₃的初期激活能研究'>5.3.3 两种升温速率下2-3μm Al₂O₃的初期激活能研究
• 5.4 烧结初中期激活能的研究
• 5.4.1 数据分析
• 2O₃初中期激活能的计算'>5.4.2 三种粒径Al₂O₃初中期激活能的计算
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢
• 学位论文独创性声明及学位论文知识产权权属声明