陶瓷素坯经过高温烧结为什么会收缩

陶瓷烧结收缩率一般大概是百分之25。压坯密度越低，收缩率越大 最近烧了BST陶瓷，烧结收缩率居然达到了25%+，会是什么原因造成的呢？ rockingzhang(站内联系TA)一是可能用细粉,二是可能液相挥发zhouzhou6513(站内联系TA)陶瓷烧结收缩率与成型工艺和烧结方法都有关系，一般干压成型（不做等静压）坯体，烧结后收缩率20%-30%都属于正常。shelby2857(站内联系TA)请教大家，压出来和最终烧出来感觉都很密实，只是收缩率太大了，导致样品太小，尺寸不够了 收缩率不易控制，预烧温度过低或者生胚密度太小吧

氮化硅陶瓷是一种烧结时不收缩的无机材料。它是用硅粉作原料，先用通常成型的方法做成所需的形状，在氮气中及１２００℃的高温下进行初步氮化，使其中一部分硅粉与氮反应生成氮化硅，这时整个坯体已经具有一定的强度。然后在１３５０℃～１４５０℃的高温炉中进行第二次氮化，反应成氮化硅。用热压烧结法可制得达到理论密度９９％的氮化硅。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到１２００℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到１９００℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和３０％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。氮化硅摩擦系数小的特点特别适合制作为高温轴承使用，其工作温度可达１２００℃，比普通合金轴承的工作温度提高２.５倍，而工作速度是普通轴承的１０倍。利用氮化硅陶瓷很好的电绝缘性和耐急冷急热性可以用来做电热塞，用它进行汽车点火可使发动机起动时间大大缩短，并能在寒冷天气迅速启动汽车。氮化硅陶瓷还有良好的透微波性能、介电性以及高温强度，作为导弹和飞机的雷达天线罩，可在６个马赫甚至７个马赫的飞行速度下使用。 对于Si3N4以及Sialon陶瓷烧结体，现已提供了一种不用形成复合材料而保持单一状态的、利用超塑性进行成型的工艺，并提供了一种根据该工艺成型出的烧结体。把相对密度在９５％以上、线密度对于烧结体的二维横截面上的５０μm的长度在１２０～２５０范围内的氮化硅及Sialon烧结体；在１３００～１７００℃的温度下通过拉伸或压缩作用使其在小于１０-1／秒的应变速率下发生塑性形变从而进行成型。成型后的烧结体特别在常温下具有优异的机械性能

收缩率计算公式是（R前-R后）/ R前 *100%。

传统的方法是将制成的粉料在规定的压力下等静压成型，再入窑烧成，然后测出收缩率，再根据收缩率及规定的压力适当调整生坯尺寸来组织生产。

但由于设备的不同、原料及制粉过程的波动，导致收缩率在不停地变化，瓷体尺寸的波动理应在所难免。

1、生坯成型时，通过调整压力控制压实密度来控制收缩率，比单纯地控制压力以保证收缩更科学。

2、在粉料制造过程中，可以对各种原料的烧失量进行控制以保证烧失量的稳定。

3、只要烧失量稳定，可以通过压实密度来计算收缩率。

扩展资料

干燥、烧成收缩与总收缩：

在陶瓷制造过程中，收缩率（简称收缩）是一项关键参数，工艺设计人员根据收缩来计算湿坯尺寸（进行胎型制作）或成瓷尺寸或白坯尺寸。

总收缩与干燥收缩及烧成收缩的关系不是简单的加减关系，总收缩等于干燥收缩和烧成收缩之和与两者之积的差。

参考资料：百度百科-烧成收缩

参考资料：百度百科-收缩率

新型陶瓷又称为工业陶瓷，即工业生产用及工业产品用陶瓷。是精细陶瓷中的一类，这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。由于工业陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性，可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境，已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料，在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等，利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。

新型陶瓷分类：

1、氧化铝陶瓷

该陶瓷是以AL2O3为主要成分的陶瓷（AL2O3质量分数分成>45%).根据瓷坯中主晶相的不同，可分为刚玉瓷、刚玉一莫来石瓷和莫来石瓷等；也可按AL2O3的质量分数分成75瓷、95瓷和99瓷等。

应用：氧化铝瓷熔点高、硬度高、强度高、且具有良好的抗化学腐蚀能力和介质介电性能。但脆性大、抗冲击性能和抗热震性差，不能承受环境温度的剧烈变化。可用于制造高温炉的炉管、炉衬、内燃机的火花塞等，还可制造高硬度的切削刀具，又是制造热电偶绝缘套管的良好材料。

2、碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷的最大特点是高温强度大，具有很高的热传导能力，耐磨、耐蚀、抗蠕变性能高，常被用做国防、宇航等科技领域中的高温烧结材料，即用于制造火箭尾喷管的喷嘴、浇注金属用的喉嘴及热电偶套管、炉管等高温零件。

应用：由于热传导能力高，还可用于制造气轮机的叶片、轴承等高温强度零件，以及用做高温热交换器的材料、核燃料的包封材料等。

3、氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。

Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[ SiN4 ]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其周围有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。

陶瓷烧结过程：

随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。

烧结的推动力为表面能。烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。如添加少量二氧化硅促进钛酸钡陶瓷烧结；又如添加少量氧化镁、氧化钙、二氧化硅促进氧化铝陶瓷烧结。

一、氮化硅陶瓷

性能：烧结时不收缩的无机材料，热膨胀系数小且极耐高温，强度一直可以维持到1200C的高温而不下降，热震稳定性极好并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30%以下的烧碱溶液，是一种高性能电绝缘材料。

优点：抵抗冷热冲击性能好，在空气中加热到1000C以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂，相较于氧化铝来说不易传热。

缺点：断裂韧性系数低，在陶瓷里面机械强度属于中下等，易裂易碎。

应用：高温轴承、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门等。

二、碳化硅陶瓷

性能：具有优良的常温力学性能，高能抗弯强度，优良的抗氧化性，良好的耐腐

蚀性，高的抗磨损以及低的摩擦系数，其高温强度可一直维持到1600C，是陶瓷

材料中高温强度最好的材料，抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。

优点：碳化硅陶瓷具有优良的抗高温蠕变性能，且具有半导体性能，少量杂质的掺入会

表现出良好的导电性，加工可获得镜面的效果。

缺点：碳化硅陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大。

应用：广泛应用于大型高炉内衬；机械密封环，去金属毛刺的刀具等。

区别是传统线路板和FR-4，CEM-3在TC上的劣势已经成为制约电子技术发展的一个瓶颈。随着电子技术在个应用领域的逐步加深，线路板高度集成化成为必然趋势，高度的集成化封装模块要求良好的散热承载系统。因此普通电路板在散热方面不能很好的适应现在的要求，因而很多产品应用陶瓷电路板替代之前的普通FR4电路板。

1、在高温下，陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，这种现象称为烧结。 2、制取无机固体材料的一种过程。在利用固相反应制备无机固体化合物时，反应的速率由扩散过程控制，常常需要较高的温度才能使反应有效地进行。另外一些固体化合物是固液相组成的化合物，在熔化时会发生分解反应，故烧结一般应在产物熔点以下进行，以保证得到均匀的物相。但是烧结温度也不能太低，否则会使固相反应的速率太低。在很多情况下，烧结需要在特定的气氛或真空中进行。控制烧结过程的气相分压非常重要，特别是当研究的体系中含有价态可变的离子时，固相反应的气相分压将直接影响到产物的组成和结构。例如，在铜系氧化物高温超导体的合成中，烧结过程必须在严格控制氧分压，以保证得到具有确定结构、组成和铜价态分布的超导材料。 3、是聚四氟乙烯（PTFE）加工过程中的一个重要步骤。聚四氟乙烯预成型品必须通过烧结才能成为有用的制品。烧结是将预成型品加热至熔点（327℃）以上，并在此温度下保持一定时间，使聚合物分子由结晶形逐渐转变为无定型，使分散的树脂颗粒通过相互熔融扩散黏结成一个连续的整体。烧结全的预成型品由透明胶状体冷却成坚固的乳白色的不透明制品。 1、烧结 sintering 粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 2、填料 packing material 在预烧或烧结过程中为了起分隔和保护作用而将压坯埋入其中的一种材料。 3、预烧 presintering 在低于最终烧结温度的温度下对压坯的加热处理。 4、加压烧结 pressure 在烧结同时施加单轴向压力的烧结工艺。 5、松装烧结 loose-powder sintering,gravity sintering 粉末未经压制直接进行的烧结。 6、液相烧结 liquid-phase sintering 至少具有两种组分的粉末或压坯在形成一种液相的状态下烧结。 7、过烧 oversintering 烧结温度过高和（或）烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。 8、欠烧 undersintering 烧结温度过低和（或）烧结时间过短致使产品未达到所需性能的烧结。 9、熔渗 infiltration 用熔点比制品熔点低的金属或合金在熔融状态下充填未烧结的或烧结的制品内的孔隙的工艺方法。 10、脱蜡 dewaxing,burn-off 用加热排出压坯中的有机添加剂（粘结剂或润滑剂）。 11、网带炉 mesh belt furnace 一般由马弗保护的网带将零件实现炉内连续输送的烧结炉。 12、步进梁式炉 walking-beam furnace 通过步进梁系统将放置于烧结盘中的零件在炉内进行传送的烧结炉。 13、推杆式炉 pusher furnace 将零件装入烧舟中，通过推进系统将零件在炉内进行传送的烧结炉。 14、烧结颈形成 neck formation 烧结时在颗粒间形成颈状的联结。 15、起泡 blistering 由于气体剧烈排出，在烧结件表面形成鼓泡的现象。 16、发汗 sweating 压坯加热处理时液相渗出的现象。 17、烧结壳 sinter skin 烧结时，烧结件上形成的一种表面层，其性能不同于产品内部。 18、相对密度 relative density 多孔体的密度与无孔状态下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。 19、径向压溃密度 radial crushing strength 通过施加径向压力测定的烧结圆筒试样的破裂强度。 20、孔隙度 porosity 多孔体中所有孔隙的体积与总体积之比。 21、扩散孔隙 diffusion porosity 由于柯肯达尔效应导致的一种组元物质扩散到另一组元中形成的孔隙。 22、孔径分布 pore size distribution 材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率。 23、表观硬度 apparent hardness 在规定条件下测定的烧结材料的硬度，它包括了孔隙的影响。 24、实体硬度 solid hardness 在规定条件下测定的烧结材料的某一相或颗粒或某一区域的硬度，它排除了孔隙的影响。 25、起泡压力 bubble-point pressure 迫使气体通过液体浸渍的制品产生第一气泡所需的最小的压力。 26、流体透过性 fluid permeability 在规定条件下测定的在单位时间内液体或气体通过多孔体的数量

开裂一般可分为生坯开裂和炸裂

生坯开裂面比较粗糙，炸裂面看起来很光滑。

引起开裂的原因很多，比如材料自身原因，如ZrO2相变并发生体积变化。

粉体太细或颗粒级配不适当可能引起开裂

成型也易引起开裂，比如成型速度过快造成密度分布不均和大量气体残留，成型模具没有倾角也可能造成脱坯时膨胀开裂

烧结升温速度过快容易造成开裂，降温过快则可能引起炸裂

烧结加的成分在高温下收缩（如膨润土）；或在降温过程中发生相变而产生体积收缩（如二氧化硅）。

还有就是可能粘结剂选择不合适、成型时压力和保压时间选择不恰当、或者升温速率控制不好等等。

如果里面有胶，排胶过程没有处理好也会导致开裂