PODSTAWY INŻYNIERII
MATERIAA
ÓW
Wykład 10
S. Jonas
Hamowanie rozrostu w świetle termodynamiki
ROZROST ZIARN A WA
AŚCIWOŚCI
ROZROST ZIARN A WA
AŚCIWOŚCI (c.d.)
1. Występowanie rozrostu uniemożliwia wyeliminowanie porów
zamkniętych  powierzchnia porów jest miejscem nukleacji
pęknięć.
2. Im większe ziarna tym większe prawdopodobieństwo
występowania szczeliny krytycznej.
3. Brak efektu lub osłabienie hamowania rozrostu szczelin na
granicach międzyziarnowych.
Spowalniane rozrostu ziarn
Hamowanie ruchu granic międzyziarnowych przez obce atomy
Hamowanie przez pory
Spiekanie z udziałem fazy ciekłej
Spiekanie z udziałem fazy ciekłej c.d.
Ciecz (stop) w równowadze z ciałem stałym
Spiekanie bez udziału reakcji chemicznej (bez zmiany składu chemicznego)
Modele spiekania fizycznego
Procesy przenoszenia masy:
Płynięcie cieczy
Przegrupowanie ziarn
Dyfuzja w ciele stałym
Dyfuzja w cieczy
Czynniki określające przebieg procesów przenoszenia masy
Lepkość cieczy
Ilość cieczy
Zwilżanie ciała stałego przez ciecz
Zwilżanie fazy stałej
Spiekanie z udziałem fazy ciekłej c.d.
Spiekanie z udziałem fazy ciekłej c.d.
Przyjęto, że w układzie występuje jedno ciało stałe, dla którego średnie wielkości
odpowiednich napięć powierzchniowych. W rzeczywistości są to dość szerokie
przedziały wartości.
Spiekanie z udziałem fazy ciekłej c.d.
Problem lepkości cieczy
Przebieg spiekania  typowe przypadki
1. Do kilkunastu procent cieczy z
le zwilżające ciało stałe:
przebieg spiekania zasadniczo identyczny jak dla
spiekania w fazie stałej  ciecz wypełnia pory
zamknięte.
2. Do kilkunastu procent cieczy dobrze zwilżającej ciało
stałe:
" gromadzenie cieczy w szyjkach
" efektywny proces przegrupowania ziarn (niskie tarcie
między ziarnowe)
" przenoszenie masy w szyjce
" adaptacja powierzchni, eliminacja porów
" rozrost ziarn
3. Kilkadziesiąt procent cieczy:
" wypełnianie porów cieczą
" rekrystalizacja
Spiekanie z małą ilością fazy ciekłej doskonale
zwilżającej ciało stałe
1. Mikrostruktura
Udział objętościowy fazy ciekłej Vc
Udział objętościowy ciała stałego Vz
Średnica ziaren D
Grubość warstwy cieczy d
Średnia odległość między środkami ziaren a
Vc+ Vz=1
D + d = a
Model czternastościanu
Vz =� 8 2l3
s 3(1+� 2 3) 1.2
Sv =� =� l-�1 � Sz =� 6l2(1+� 2 3)
v l
8 2
Vc =� d �� Sv
a1 =� 6l a2 =� l a =� 2.64l
d
Vc =� 3.13
a
Grubość warstwy cieczy (d) wyrażona w źm między ziarnami ciała
stałego dla różnych udziałów objętościowych cieczy;
a jest średnią odległością między środkami dwu sąsiednich ziarn.
a (źm)
0.1 1 10 100
Vc (%)
1 0.0003 0.003 0.03 0.3
2.5 0.0008 0.008 0.08 0.8
5 0.0015 0.015 0.15 1.5
10 0.003 0.03 0.3 3