（2）晶界开始移动，颗粒正常长大。与气孔接触的颗粒表面为空
位源，质点扩散以体积扩散和晶界扩散为主而扩散到气孔表
面，空位返乡扩散而消失。
（3）坯体气孔率降为5%左右，收缩达90%。
烧结末期：（1）进入烧结末期，气孔封闭，相互孤立，理想情况为四个颗粒包
围，近似球状。
（2）晶粒明显长大，只有扩散机理是重要的，质点通过晶界扩散和
体积扩散，进入晶界间近似球状的气孔中。
（3）收缩率达90~100%， 密度达理论值的95% 以上。
12、下列过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩? 试说 明之。
（a）蒸发冷凝； （b） 体积扩散； （c） 粘性流动； （d） 表面扩散； （e） 溶解沉淀
解：a，d能使烧结体强度增大，而不会产生坯体宏观上的收缩。因为这两种物质
传递仅涉及坯体表面形状的变化，而并没有涉及到坯体内部气孔体积的变化。这样，坯体表面颗粒间接触面积增大，粘附力增加，从而使烧结体强度增大，但不产生坯体宏观上的收缩。
13、有人试图用延长烧结时间来提高产品致密度，你以为此法是否可行，为什么？ 解：延长烧结时间一般都为不同程度地促使烧结完成，但对粘性流动机理的烧结
较为明显，而对体积扩散和表面扩散机理影响较小。对体积扩散和表面扩散，低温下以表面扩散为主，高温下以体积扩散为主，而表面扩散并不改变为坯体的致密度，因此，可适当延长高温烧结时间。另外，在烧结后期，不合理的延长烧结时间，有时会加剧二次再结晶作用，反而得不到充分致密的制品。
14、材料的许多性能如强度、光学性能等要求其晶粒尺寸微小且分布均匀，工艺
上应如何控制烧结过程以达到此目的?
解:（1） 晶粒的大小取决于起始晶粒的大小，烧结温度和烧结时间；
（2） 防止二次再结晶引起的晶粒异常长大。
15、试分析二次再结晶过程对材料性能有何种效应?
解：二次再结晶发生后，由于个别晶粒异常长大，气孔进入晶粒内部，成为孤立
闭气孔，不易排除，使烧结速率降低甚至停止，坯体不再致密；加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体的机械、电学性能下降。
16、特种烧结和常规烧结有什么区别? 试举例说明。
解：常规烧结过程主要是基于颗粒间的接触与键合，以及在表面张力推动下物质
的传递过程。其总体的推动力由系统表面能提供。这就决定了其致密化是有一定限度的。常规条件下坯体密度很难达到理论密度值。对于特种烧结，它是为了适应特种材料对性能的要求而产生的。这些烧结 过程除了常规烧结中由系统表面能提供的驱动力之外，还由特殊工艺条件增加了系统烧结的驱动力，因此提高了坯体的烧结速率，大大增加了坯体的致密化程度。例如热压烧结，它是加压成型与加压烧结同时进行的一种烧结工艺。由于同时加温加压，有利于粉末颗粒的接触、扩散和流动等传质过程，降低了烧结温度和烧结时间，抑制了晶粒的长大。其容易获得接近理论密度、气孔率接近零的烧结体。
17、（a） 烧结MgO时加入少量FeO，在氢气氛和氧分压低时都不能促进烧结，
只有在氧分压高的气氛下才促进烧结；
（b） 烧结Al2O3时，氢气易促进致密化而氮气妨碍致密化。试分析其原因。 解：（a） 对FeO，易形成负离子过剩型非化学计量化合物，其缺陷反应式为：
112FeFe?O2(g)?2FeFe??OO?VFe''或O2(g)?OO?VFe''?2h?，另外，22
在MgO的烧结中是正离子起扩散起控制作用的烧结过程，因而氧气氛
和氧分压较高是有利的。
（b） 烧结氧化铝Al2O3时，由于氢原子半径很小，扩散系数较大，易于扩散
而有利于闭气孔的清除；而原子半径大的氮则由于其扩散系数较小难
于扩散而阻碍烧结。
18、某磁性氧化物材料被认为是遵循正常晶粒长大方程。当颗粒尺寸增大超出1μm
的平均尺寸时，则磁性和强度等性质就变坏，未烧结前的原始颗粒大小为0.1μm 。烧结30分钟使晶粒尺寸长大为原来的3倍。因大坯件翘曲，生产车间主任打算增加烧结时间。你想推荐的最长时间是多少?
解：由D0=0.1μm 和t=30min，D=3D0=0.3μm可得：D2-D02=kt，K=0.08/30μm2/min，
D=1μm，12-（0.1）2=kt=0.08/30t，∴t=371.25min。
固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质，液相烧结的主要传质方式有溶解-沉淀传质和流动传质。固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推动力
都是表面能；烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长等阶段组成。不同点是：由于流动传质比扩散传质速度快，因而致密化速率高；固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关，液相烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关。
一次渗碳体是从液态结晶时产生的，一般是较大的条块状，其大小和多少随合金的成份和冷却速度而定，在过共晶铁碳合金中常见到。这是一种金属间化合物，非金属的性质很明显，性能是硬而脆的，也就是常讲的Fe3C。生产中可通过长时间的高温扩散退火来进行消除。
二次渗碳体在降温时因含碳量变化从奥氏体中而沿晶界析出的，多在过共析钢中出现，一般都是呈网状，由于对性能的影响不利，常可通过正火来打断二次渗碳体网，以改善性能。
此外尚有三次渗碳体，这是在降温时因含碳量变化从铁素体中而沿晶界析出的，在各种钢中都可能出现，只是因为铁素体的碳溶解度变化不大，不易被发现，一般也是呈网状或断续网状。在多数钢中对性能的影响不大，但在低碳钢中有时会因三次渗碳体的出现使塑性下降很多，影响冲压、冷镦等到加工，这时可在加热到AC1以上然后的快速冷却来消除，也可用等温球化退火来处理使之球化。
材料科学基础相图习题DOC
