燒結(jié)原理:燒結(jié)過(guò)程是在溫度作用下,物料之間發(fā)生擴(kuò)散、熔融、流動(dòng)、收縮再結(jié)晶等一系列物理化學(xué)變化的綜合作用過(guò)程。燒結(jié)有液相燒結(jié)和固相燒結(jié)兩種情況。
液相燒結(jié):陶瓷砂輪一般是由多元粉末配制而成的,在燒結(jié)過(guò)程中,其中的低熔點(diǎn)陶瓷成分優(yōu)先熔化產(chǎn)生液相,在整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中,自始至終存在著液相。液相的存在對(duì)固相有良好的濕潤(rùn)性和親和性,并能較好地把持住金剛石磨料,可使燒成速度加快,并使砂輪具有收縮性,提高密度和強(qiáng)度。液相燒結(jié)大致分為三個(gè)階段。
1階段:固相磨料被液相包裹,在液相表面張力的作用下,磨料互相靠近,重新排列,坯體呈收縮現(xiàn)象。
2階段:難熔元素中的細(xì)磨料和磨料的棱角、尖角開始溶解,生成新的陶瓷合金,當(dāng)液相達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí),原先溶解部分的難熔陶瓷開始析出,粉末磨料變成結(jié)晶體結(jié)構(gòu)。
3階段:由于固相磨料在液相結(jié)構(gòu)中的移動(dòng)、重新排列以及新合金的生成,使相鄰的陶瓷磨料黏結(jié)在一起,結(jié)晶體延長(zhǎng),形成陶瓷砂輪的骨架。
固相燒結(jié):與液相燒結(jié)不同,在固相燒結(jié)過(guò)程中,燒結(jié)溫度始終低于粉末熔點(diǎn)。固相燒結(jié)大致可分為四個(gè)階段。
1階段:低溫?zé)Y(jié),燒結(jié)溫度為粉末熔點(diǎn)的20%~30%。在燒結(jié)過(guò)程中,伴隨著水分的蒸發(fā),臨時(shí)添加劑逐漸揮發(fā)或分解,陶瓷粉末之間的接觸增加,坯體開始受熱膨脹,但強(qiáng)度尚未增加,坯體中的殘余應(yīng)消掉。
2階段:中溫?zé)Y(jié),燒結(jié)溫度為粉末熔點(diǎn)的40%~50%。在燒結(jié)過(guò)程中,臨時(shí)添加劑完全揮發(fā)或分解,陶瓷粉末表面氧化物由于還原氣體的流入而開始還原,粉末磨料之間開始產(chǎn)生合金連接,坯體開始收縮,密度、強(qiáng)度開始增加。
3階段:高溫?zé)Y(jié),燒結(jié)溫度為粉末熔點(diǎn)的50%~80%。在燒結(jié)過(guò)程中,粉末磨料之間發(fā)生位移重排,接觸面變大而成界面,氣孔迅速球化和收縮。坯體收縮明顯,強(qiáng)度很快提高,硬度也有所提高。
4階段:高溫?zé)Y(jié)終止,燒結(jié)溫度為粉末熔點(diǎn)的85%左右。坯體氣孔封閉,收縮停止,結(jié)晶體開始增大,坯體強(qiáng)度、密度基本穩(wěn)定。
影響燒結(jié)質(zhì)量的基本因素:陶瓷粉末性能、燒結(jié)溫度、燒成時(shí)間、燒結(jié)氣氛等。