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...

问答题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？

（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。

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1.问答题在1500℃Al₂O₃正常晶粒生长期间，观察到晶体在1h内从0.5μm直径长大到10μm。如已知晶界扩散活化能为335kJ/mol，试预测在1700℃下保温时间为4h后，晶粒尺寸是多少？你估计加入0.5％MgO杂质对Al₂O₃晶粒生长速度会有什么影响？在与上面相同条件下烧结，会有什么结果，为什么？

参考答案：

2.问答题在制造透明Al₂O₃材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保温0.5h，测得晶粒尺寸10μm，试问若保温时间为2h，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温时间为2h，晶粒又有尺寸多大？

参考答案：

3.问答题假定NiCr₂O₄的表面能为600erg/cm²，由半径0.5μm的NiO和Cr₂O₃粉末合成尖晶石。在1200℃和1400℃时Ni2＋和Cr^3＋离子的扩散系数分别为：Ni²⁺在NiO中D₁₄₇₃＝1×10^－11；D₁₆₇₃＝3×10^－10cm²/s；Cr^3＋在Cr₂O₃中D₁₄₇₃＝7×10^－11cm²/s，D₁₆₇₃＝10^－9cm²/s；求在1200℃和1400℃烧结时，开始1h的线收缩率是多少？（假定扩散粒子的半径为0.059nm）

参考答案：

4.问答题在1500℃，MgO正常的晶粒长大期间，观察到晶体在1h内从直径从1μm长大到10μm，在此条件下，要得到直径20μm的晶粒，需烧结多长时间？如已知晶界扩散活化能为60kcal/mol，试计算在1600℃下4h后晶粒的大小，为抑制晶粒长大，加入少量杂质，在1600℃下保温4h，晶粒大小又是多少？

参考答案：

5.问答题假如直径为5μm的气孔封闭在表而张力为280dayn/cm²的玻璃内，气孔内氮气压力是0.8atm，当气体压力与表面张力产生的负压平衡时，气孔尺寸是多少？

参考答案：

2x280x0.001/r=0.8x101325
R.6.9μm

6.问答题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？

参考答案：不可行。
蒸发－凝聚机理（凝聚速率＝颈部体积增加）此类传质不能靠延长时间达到烧结。高温短时间烧结是...

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7.问答题试就（1）推动力来源；（2）推动力大小；（3）在陶瓷系统的重要性来区别初次再结晶、晶粒长大和二次再结晶。

参考答案：晶粒生长——材料热处理时，平均晶粒连续增大的过程。
推动力：基质塑性变形所增加的能量提...

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8.问答题如上题粉料粒度改为16μm，烧结至x/r＝0.2，各个传质需多少时间？若烧结时间为8h，各个过程的x/r又是多少？从两题计算结果，讨论粒度与烧结时间对四种传质过程的影响程度？

参考答案：蒸发－凝聚：颗粒粒度愈小烧结速率愈大。初期x/r增大很快，但时间延长，很快停止；体积扩散：烧结时间延长，推动力减小。在...

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9.问答题有粉粒粒度为5μm，若经2h烧结后，x/r＝0.1。如果不考虑晶粒生长，若烧结至x/r＝0.2。并分别通过蒸发－凝聚、体积扩散、粘性流动、溶解－沉淀传质，各需多少时间？若烧结8h，各个传质过程的颈部增长x/r又是多少？

参考答案：根据查得各传质方式公式可得：时间分别为16h，64h，8h，128h，若只烧结8h，则X/R分别为0.1×4^1...

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10.问答题某氧化物粉末的表面能是1000erg/cm²，烧结后晶界能是550erg/cm²，若用粒径为1μm的粉料（假定为方体）压成1cm³的压块进行烧结，试计算烧结时的推动力。

参考答案：2x（1000/1x10^-4-550/1x10^-2）=1.99x10⁷erg/cm³