Спекание. Рекристаллизация . Часть 3
где ао — первоначальный радиус поры при τ = 0.
Время «полного слияния» двух частиц сферической формы имеет такую же величину, как время закрытия поры того же радиуса.
Во втором этапе скорость процесса непрерывно падает вследствие тормозящего действия газа, заключенного в порах.
Когда давление газа в порах, непрерывно возрастающее по
уравнению
вследствие уменьшения их объема, оказывается равным капиллярному давлению, т. е. при
— давления газа в поре в начале процесса при т = 0 и в данный момент, то процесс прекращается. При этом предельный (минимальный) радиус пор
(45)
По Френкелю, в действительности, второй этап процесса может быть весьма непродолжительным и приводить к почти полному исчезновению пор.
Теория Френкеля, сыгравшая очень большую роль в развитии учения о спекании, носит общий характер и оставляет в стороне следующие обстоятельства протекания этого процесса в реальных порошкообразных телах:
а) значительное разнообразие в их гранулометрическом составе;
б) наличие в них пор разных размеров и форм и возможность неодинакового поведения разных пор;
в) различие в вязком течении кристаллических и жидких тел.
Как показали более поздние работы [87, 117—129 и др.], влияние этих факторов на процесс спекания очень существенно. В частности, спекание порошкообразных тел различного гранулометрического состава протекает по-разному, механизм и кинетика «вязкого течения» твердых тел и жидкостей не одинаковы и т. д.
На основании работ Пинеса и других исследователей в настоящее время можно считать, что процесс спекания реального порошкообразного тела осуществляется главным образом за счет объемной
и отчасти за счет поверхностной диффузии1. Механизм спекания, протекающего в отсутствии жидкой фазы, сводится, таким образом, к перераспределению вещества в теле путем направленной самодиффузии.
Интересен вопрос о наличии направленного перемещения атомов при спекании кристаллитов, приводящего к заплыванию их пор, срастанию зерен и т. п. Поскольку движущей силой процесса диффузии является разность концентраций (или, более широко, разность химических потенциалов), естественно полагать, что направленное перемещение и, следовательно, спекание происходит при различной концентрации атомов или соответственно вакансий в разных точках объема тела.
Действительно, как указал Пинес [87], равновесная концентрация вакансий в разных точках объема пористого тела или тела, имеющего внутренние поверхности, или сплошного однородного тела неправильной формы, поверхность которого не отвечает минимуму свободной энергии, не может быть одинаковой.
Если, например, в центре тела радиусом R имеется пора радиусом a<R, то аналогично тому, как это наблюдается для равновесной упругости пара над поверхностями различного радиуса, равновесная концентрация вакансий Са вблизи поры будет выше определяемой по уравнению (16) их равновесной концентрации С0 на поверхности достаточно большого кристалла на величину
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