Спекание. Рекристаллизация . Часть 1
Спекание относится к важнейшим явлениям, протекающим при нагревании смесей кристаллических тел. Оно может сказаться как на скорости реакций между твердыми веществами, так и на свойствах получаемых из них продуктов. Поэтому в работах по химии твердых тел процессу спекания уделяется значительное внимание.
В литературе можно встретить самые различные суждения о внешних проявлениях этого процесса, о его сущности, закономерностях и влиянии на другие процессы, протекающие при нагревании кристаллических смесей. Имеет-
ся по меньшей мере десять теорий процесса спекания (Френкеля, Балынина, Ивенсена, Пинеса, Федорченко, Джонса, Зауер-вальда, Кингери, Куколева, Августиника, Меерсона, Бережного, Гегузина, Кушинского, Тжебиатовского и др.). Справедливость какой-либо одной из них в настоящее время окончательно еще не доказана. Это является следствием сложности и недостаточной изученности рассматриваемого процесса.
Работы по спеканию, опубликованные в последние несколько лет советскими и иностранными исследователями, позволяют все же с достаточной определенностью сформулировать некоторые относящиеся к нему основные положения, важные для химии твердых веществ. Эти положения могут быть объяснены с общих позиций и с помощью обобщающих методов термодинамики, причем становятся более ясными также причины некоторых противоречий в различных работах по теории спекания.
Внешним признаком процесса спекания кристаллического пористого, в частности дисперсного, тела служит уменьшение его внешних размеров (т. е. так называемая усадка) при нагревании и соответственно уменьшение пористости и увеличение кажущейся плотности.
Спекание порошка начинается обычно со «сваривания» зерен в местах контакта. Сущность явления спекания заключается в самопроизвольном заполнении веществом (в результате повышения подвижности элементов его решетки при достаточно высоких температурах) свободного пространства внутри зерен и между ними.
При этом, естественно, изменяется площадь полной поверхности зерен и поверхности контакта между ними: первая из них уменьшается, вторая увеличивается.
В процессе спекания происходит также рост количества неравновесных зерен, уменьшение дефектов их решетки («отдых») и снятие имеющихся напряжений в контактных участках материала.
Все это сказывается не только на механических и теплофизических свойствах порошкообразных тел, но также и на площади сечения диффузионных потоков, значении коэффициентов диффузии и ее скорости, величине «внутренней» и поверхностной активности зерен, скорости реакций в порошкообразных смесях.
В промышленной и исследовательской практике различают собственно спекание или спекание в твердой фазе, протекающее в отсутствие жидкости, и так называемое жидкостное спекание. Характер и закономерности этих процессов различны.
Необходимо различать также спекание спрессованных порошков, обладающих относительно большой начальной поверхностью контакта и малой пористостью, и неспрессованных, свободно насыпанных порошков, в которых среднее расстояние между зернами имеет величину порядка размера зерен и пористость которых достигает иногда 90% и более.
Другие части:
Спекание. Рекристаллизация . Часть 1
Спекание. Рекристаллизация . Часть 2
Спекание. Рекристаллизация . Часть 3
Спекание. Рекристаллизация . Часть 4
Спекание. Рекристаллизация . Часть 5
Спекание. Рекристаллизация . Часть 6
Спекание. Рекристаллизация . Часть 7
Спекание. Рекристаллизация . Часть 8
Спекание. Рекристаллизация . Часть 9
Спекание. Рекристаллизация . Часть 10
Спекание. Рекристаллизация . Часть 11
Спекание. Рекристаллизация . Часть 12
Спекание. Рекристаллизация . Часть 13