Спекание в присутствии жидкой фазы

Спекание в присутствии жидкой фазы, смачивающей твердую, является самым распространенным случаем спекания в технологии силикатов. Такое спекание может происходить как при наличии, так и в отсутствие взаимодействия между жидкой и твердой фазами.

Спекание в отсутствие заметного взаимодействия твердой и жидкой фаз, имеющее место при получении некоторых огнеупоров, сопровождается заполнением жидкой фазой пор между зернами.

Если количество жидкой фазы достаточно, то все поры будут заполнены, произойдет перегруппировка зерен и усадка материала. Движущей силой этого вида спекания является поверхностное натяжение расплава, определяющее возникновение в замкнутой округлой поре отрицательного давления, которое приводит к заплыванию поры и сближению зерен.

Если при спекании происходит взаимодействие жидкой и твердой фаз, спекание протекает в три стадии. На первой стадии после появления жидкой фазы происходит сближение и перераспределение зерен (рисунок 21). Между двумя близко расположенными зернами спекаемого вещества появляется прослойка смачивающей жидкости, приобретающая форму линзы с вогнутым мениском на границе с газовой средой. Силы поверхностного напряжения вызывают избыточное давление, направленное с сторону центра кривизны мениска. Это давление перемещает жидкость из зоны контакта, за счет чего происходит сближение твердых зерен на величину ∆ L, сопровождающееся более плотной упаковкой частиц и заполнением пор расплавом. Усадка на этой стадии, по Кингери, пропорциональна времени в степени (1+х). На второй стадии протекает процесс растворения твердой фазы в жидкой и по мере ее насыщения – кристаллизация из нее этой же фазы

Рис. 21. Схема спекания в присутст­вии жидкой фазы

В первую очередь растворение идет в местах контакта, в результате чего происходит дальнейшее сближение кристаллов, причем по Кингери, доля усадки на этой стадии уменьшается становится пропорциональной времени в степени 1/3. Мелкие кристаллы могут полностью раствориться, однако более крупные растут- идет перекристаллизация через расплав. На третьей стадии заканчивается рекристаллизация и прекращается уплотнение, формируется жесткий каркас тела.