Sintering ist eine Methode, die verwendet ist, um Gegenstände von Pudern zu schaffen. Es basiert auf der Atomverbreitung. Verbreitung kommt in jedem Material über der absoluten Null vor, aber es kommt viel schneller bei höheren Temperaturen vor. In den meisten Sintering-Prozessen wird das bestäubte Material in einer Form gehalten und dann zu einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt geheizt. Die Atome in den Puder-Partikeln verbreiten sich über die Grenzen der Partikeln, die Partikeln zusammen verschmelzend und ein festes Stück schaffend. Weil die sintering Temperatur den Schmelzpunkt des Materials nicht erreichen muss, wird sintering häufig als der sich formende Prozess für Materialien mit äußerst hohen Schmelzpunkten wie Wolfram und Molybdän gewählt.

Sintering wird traditionell verwendet, um keramische Gegenstände zu verfertigen, aber findet Anwendungen in fast dem ganzen Feld der Industrie. Die Studie von sintering und Puder-zusammenhängender Prozesse ist als Puder-Metallurgie bekannt. Ein einfaches, intuitives Beispiel von sintering kann beobachtet werden, wenn Eiswürfel in einem Glas von Wasser an einander kleben.

Das Wort "sinter" kommt aus dem Mittelhochdeutschen Sinter, einem Blutsverwandten von englischer "Schlacke".

Vorteile

Besondere Vorteile der Puder-Technologie schließen ein:

1. Sehr hohe Niveaus und Gleichförmigkeit in Ausgangsmaterialien
2. Die Bewahrung der Reinheit, wegen des einfacheren nachfolgenden Herstellungsprozesses (weniger Schritte), dass es möglichen macht
3. Stabilisierung der Details von wiederholenden Operationen, durch die Kontrolle der Korn-Größe während der Eingangsstufen
4. Die Abwesenheit des verbindlichen Kontakts zwischen getrennten Puder-Partikeln - oder "Einschließungen" (hat stringering genannt) - kommt als häufig darin vor schmelzen Prozesse
5. Keine Deformierung musste Richtungsverlängerung von Körnern erzeugen
6. Fähigkeit, Materialien der kontrollierten, gleichförmigen Durchlässigkeit zu erzeugen.
7. Fähigkeit, nahe Nettogestalt-Gegenstände zu erzeugen.
8. Fähigkeit, Materialien zu erzeugen, die durch keine andere Technologie erzeugt werden können.
9. Fähigkeit hohes Kraft-Material wie Turbinen

Die Literatur enthält viele Verweisungen auf sintering unterschiedlichen Materialien, um Solid/solid-Phase-Zusammensetzungen oder feste/schmelze Mischungen in der in einer Prozession gehenden Bühne zu erzeugen. Fast jede Substanz kann in der Puder-Form entweder durch chemische, mechanische oder durch physische Prozesse erhalten werden, so grundsätzlich kann jedes Material durch sintering erhalten werden. Wenn reine Elemente sintered sind, ist das übrige Puder noch rein, so kann es wiederverwandt werden.

Allgemeiner sintering

Sintering ist wirksam, wenn der Prozess die Durchlässigkeit reduziert und Eigenschaften wie Kraft, elektrisches Leitvermögen, translucency und Thermalleitvermögen erhöht; noch, in anderen Fällen, kann es nützlich sein, seine Kraft zu vergrößern, aber sein Gasabsorptionsvermögen unveränderlich als in Filtern oder Katalysatoren zu halten. Während des Zündungsprozesses steuert Atomverbreitung Puder-Oberflächenbeseitigung in verschiedenen Stufen, von der Bildung von Hälsen zwischen Pudern zur Endbeseitigung von kleinen Poren am Ende des Prozesses anfangend.

Die treibende Kraft für densification ist die Änderung in der freien Energie von der Abnahme in der Fläche und dem Senken der freien Oberflächenenergie durch den Ersatz von Schnittstellen des festen Dampfs. Es formt sich neu, aber niedrigere Energie fest-feste Schnittstellen mit einer Gesamtabnahme in der freien Energie, die auf sintering 1-Mikrometer-Partikeln eine 1 Cal/g-Abnahme vorkommt. Auf einer mikroskopischen Skala wird materielle Übertragung durch die Änderung im Druck und Unterschiede in der freien Energie über die gekrümmte Oberfläche betroffen. Wenn die Größe der Partikel klein ist (oder wenn der Radius der Krümmung groß ist), werden diese Effekten sehr groß im Umfang. Die Änderung in der Energie ist viel höher, wenn der Radius der Krümmung weniger ist als einige Mikrometer, der einer der Hauptgründe ist, warum viel keramische Technologie auf dem Gebrauch von Materialien der feinen Partikel basiert.

Für Eigenschaften wie Kraft und Leitvermögen ist das Band-Gebiet in Bezug auf die Partikel-Größe der Bestimmungsfaktor. Die Variablen, die für jedes gegebene Material kontrolliert werden können, sind die Temperatur und die anfängliche Korn-Größe, weil der Dampf-Druck von Temperatur abhängt. Im Laufe der Zeit sind der Partikel-Radius und der Dampf-Druck zu (p) und zu (p) beziehungsweise proportional.

Die Quelle der Macht für Halbleiterprozesse ist die Änderung in der freien oder chemischen potenziellen Energie zwischen dem Hals und der Oberfläche der Partikel. Diese Energie schafft eine Übertragung des Materials durch die schnellsten möglichen Mittel; wenn Übertragung wäre, vom Partikel-Volumen oder der Korn-Grenze zwischen Partikeln stattzufinden, dann würde es die Partikel-Verminderung und Porenzerstörung geben. Die Porenbeseitigung kommt schneller für eine Probe mit vielen Poren der gleichförmigen Größe und höheren Durchlässigkeit vor, wo die Grenzverbreitungsentfernung kleiner ist. Für die letzten Teile des Prozesses werden Grenze und Gitter-Verbreitung von der Grenze wichtig.

Die Kontrolle der Temperatur ist für den Sintering-Prozess sehr wichtig, da sich mit dem Korngrenzverbreitung und Volumen-Verbreitung schwer auf die Temperatur, die Größe und den Vertrieb von Partikeln des Materials, der Material-Zusammensetzung, und häufig der sintering zu kontrollierenden Umgebung verlassen.

Keramischer sintering

Sintering ist ein Teil des Zündungsprozesses, der in der Fertigung von Töpferwaren und anderen keramischen Gegenständen verwendet ist. Einige keramische Rohstoffe haben eine niedrigere Sympathie für Wasser und einen niedrigeren Knetbarkeitsindex als Ton, organische Zusätze in den Stufen vorher sintering verlangend. Das allgemeine Verfahren, keramische Gegenstände über sintering von Pudern zu schaffen, schließt ein:

• Wasser, Binder, Verflüssigungsmittel und unangezündetes keramisches Puder mischend, um einen Schlicker zu bilden;
• Spray-Trockner der Schlicker;
• Das Stellen vom Spray hat Puder in eine Form und das Drücken davon ausgetrocknet, um einen grünen Körper (ein unsintered keramischer Artikel) zu bilden;
• Die Heizung des grünen Körpers bei der niedrigen Temperatur, um den Binder abzubrennen;
• Sintering bei einer hohen Temperatur, um die keramischen Partikeln zusammen zu verschmelzen.

Alle charakteristischen Temperaturen, die zur Phase-Transformation, den Glasübergängen und den Schmelzpunkten vereinigt sind, während eines sinterisation Zyklus einer besonderen Keramik-Formulierung (d. h., Schwänze und Fritten) vorkommend, können durch das Beobachten der mit der Vergrößerungtemperaturkurven während der optischen dilatometer Thermalanalyse leicht erhalten werden. Tatsächlich wird sinterisation zu einem bemerkenswerten Zusammenschrumpfen des Materials vereinigt, weil Glasphasen fließen, sobald ihre Übergangstemperatur erreicht wird, und fangen Sie an, die pulverige Struktur zu konsolidieren und beträchtlich die Durchlässigkeit des Materials zu reduzieren.

Es gibt zwei Typen von sintering: mit dem Druck (auch bekannt als das heiße Drücken), und ohne Druck. Pressureless sintering ist mit abgestuften metallkeramischen Zusammensetzungen, mit einem nanoparticle sintering Hilfe und Hauptteil-Zierleiste-Technologie möglich. Eine für 3D-Gestalten verwendete Variante wird das heiße Isostatic-Drücken genannt.

Um das effiziente Stapeln des Produktes im Brennofen während sintering zu erlauben und zusammenklebende Teile zu verhindern, trennen viele Hersteller Waren mit Keramischen Puder-Separator-Platten. Diese Platten sind in verschiedenen Materialien wie Tonerde, Zirkoniumdioxid und Magnesia verfügbar. Sie sind auch in feinen mittleren und rauen Partikel-Größen verfügbar. Durch das Zusammenbringen des Materials und der Partikel-Größe zu den Waren, die sintered sind, können Oberflächenschaden und Verunreinigung reduziert werden, während man das Brennofen-Laden maximiert.

Sintering von metallischen Pudern

Die meisten, wenn nicht können alle, Metalle sintered sein. Das gilt besonders für reine im Vakuum erzeugte Metalle, die keine Oberflächenverschmutzung ertragen. Sintering unter dem atmosphärischen Druck verlangt den Gebrauch von Schutzbenzin, ganz häufig endothermic Benzin. Viele nichtmetallische Substanzen auch sinter, wie Glas, Tonerde, Zirkoniumdioxid, Kieselerde, Magnesia, Limone, Eis, Beryllium-Oxyd, Eisenoxyd und verschiedene organische Polymer. Sintering, mit dem nachfolgenden Überarbeiten, kann eine große Reihe von materiellen Eigenschaften erzeugen. Änderungen in der Dichte, der Legierung oder den Wärmebehandlungen können die physischen Eigenschaften von verschiedenen Produkten verändern. Zum Beispiel bleibt das Modul des Jungen E sintered Eisenpuder unempfindlich gegen die sintering Zeit, Legierung oder Partikel-Größe im ursprünglichen Puder, aber hängt von der Dichte des Endproduktes ab:

wo D die Dichte ist, ist E das Modul von Young, und d ist die maximale Dichte von Eisen.

Sintering ist statisch, wenn ein Metallpuder unter bestimmten Außenbedingungen Fusion ausstellen kann, und noch zu seinem normalen Verhalten zurückkehrt, wenn solche Bedingungen entfernt werden. In den meisten Fällen, der Dichte einer Sammlung von Korn-Zunahmen weil fließt Material in die Leere, eine Abnahme im gesamten Volumen verursachend. Massenbewegungen, die während sintering vorkommen, bestehen aus der Verminderung der Gesamtdurchlässigkeit durch die Wiederverpackung, gefolgt vom materiellen Transport wegen der Eindampfung und Kondensation von der Verbreitung. In den Endstufen kommen Metallatome Kristallgrenzen zu den Wänden von inneren Poren voran, Masse vom inneren Hauptteil des Gegenstands und der Glanzschleifen-Porenwände neu verteilend. Oberflächenspannung ist die treibende Kraft für diese Bewegung.

Eine spezielle Form von sintering, noch überlegter Teil der Puder-Metallurgie, ist flüssiger Staat sintering. Im flüssigen Staat sintering sind mindestens ein, aber nicht alle Elemente in einem flüssigen Staat. Flüssiger Staat sintering ist erforderlich, um zementiertes Karbid oder Wolfram-Karbid zu machen.

Bronze von Sintered wird oft insbesondere als ein Material für Lager verwendet, da seine Durchlässigkeit Schmiermitteln erlaubt, dadurch zu fließen oder gewonnen innerhalb ihrer zu bleiben. Für Materialien, die hohe Schmelzpunkte wie Molybdän, Wolfram, Rhenium, Tantal, Osmium und Kohlenstoff haben, ist sintering eines der wenigen lebensfähigen Fertigungsverfahren. In diesen Fällen ist sehr niedrige Durchlässigkeit wünschenswert und kann häufig erreicht werden.

Sintered Bronze- und rostfreier Stahl werden als Filtermaterialien in Anwendungen verwendet, die hohen Temperaturwiderstand verlangen, während man die Fähigkeit behält, das Filterelement zu regenerieren. Zum Beispiel, sintered Elemente des rostfreien Stahls werden verwendet, um Dampf im Essen und den pharmazeutischen Anwendungen zu filtern.

Sintering von Pudern, die Edelmetalle wie Silber und Gold enthalten, wird verwendet, um kleine Schmucksachen-Sachen zu machen.

Plastik sintering

Plastikmaterialien werden durch sintering für Anwendungen gebildet, die Materialien der spezifischen Durchlässigkeit verlangen.

Plastik von Sintered poröse Bestandteile wird im Filtrieren verwendet und flüssige und Gasflüsse zu kontrollieren. Plastik von Sintered wird in Anwendungen verwendet, die wicking Eigenschaften, wie Markierung von Kugelschreiber-Federn verlangen. Sintered extreme hohe Molekulargewicht-Polyäthylen-Materialien werden als Ski und Snowboard-Grundmaterialien verwendet. Die poröse Textur erlaubt Wachs, innerhalb der Struktur des Grundmaterials behalten zu werden, so einen haltbareren Wachs-Überzug zur Verfügung stellend.

Flüssige Phase sintering

Für Materialien, die zu sinter hart sind, wird ein Prozess genannt flüssige Phase sintering allgemein verwendet. Materialien, für die flüssige Phase sintering üblich ist, sind SiN, WC, SiC, und mehr. Flüssige Phase sintering ist der Prozess, einen Zusatz zum Puder hinzuzufügen, das vor der Matrixphase schmelzen wird. Der Prozess der flüssigen Phase sintering hat drei Stufen:

• Neuordnung - Als die Flüssigkeit schmilzt kapillare Handlung wird die Flüssigkeit in Poren ziehen und auch Körner veranlassen, in eine günstigere sich verpacken lassende Einordnung umzuordnen.
• Lösungsniederschlag - In Gebieten, wo kapillarer Druck hoch ist (sind Partikeln eng miteinander), werden Atome in Lösung bevorzugt eintreten und sich dann in Gebieten des niedrigeren chemischen Potenzials niederschlagen, wo Partikeln nicht nah sind oder im Kontakt. Das wird "Kontakt genannt, der" Diesen densifies das System in einem Weg glatt macht, der der Korn-Grenzverbreitung im festen Zustand sintering ähnlich ist. Das Reifen von Ostwald wird auch vorkommen, wohin kleinere Partikeln in Lösung bevorzugt eintreten und sich auf größeren Partikeln niederschlagen werden, die densification führen.
• Endgültiger Densification - densification des festen Skelettnetzes, der flüssigen Bewegung von effizient gepackten Gebieten in Poren.

Für die flüssige Phase sintering, um praktisch zu sein, sollte die Hauptphase mindestens in der flüssigen Phase ein bisschen auflösbar sein, und der Zusatz sollte schmelzen, bevor jeder größere sintering des festen particulate Netzes sonst vorkommt, wird die Neuordnung von Körnern nicht vorkommen.

Elektrischer Strom hat sintering geholfen

Diese Techniken verwenden elektrische Ströme, um sintering zu steuern oder zu erhöhen. Englischer Ingenieur A. G. Bloxam eingeschrieben 1906 das erste Patent auf sintering Pudern mit dem direkten Strom im Vakuum. Der primäre Zweck seiner Erfindungen war die Industrieskala-Produktion von Glühfäden für Glühlampen durch das Verbinden des Wolframs oder der Molybdän-Partikeln. Der angewandte Strom war in abnehmenden Oberflächenoxyden besonders wirksam, die das Emissionsvermögen der Glühfäden vergrößert haben.

1913 haben Weintraub und Rush eine modifizierte sintering Methode patentiert, die elektrischen Strom mit dem Druck verbunden hat. Die Vorteile dieser Methode wurden für den sintering von widerspenstigen Metallen sowie leitendem Karbid oder Nitrid-Pudern bewiesen. Die Startbor-Kohlenstoff oder Silikonkohlenstoff-Puder wurden in eine elektrisch isolierende Tube gelegt und durch zwei Stangen zusammengepresst, die auch als Elektroden für den Strom gedient haben. Die geschätzte sintering Temperatur war 2000 °C.

In den Vereinigten Staaten wurde sintering zuerst von Duval d'Adrian 1922 patentiert. Sein dreistufiger Prozess hat darauf gezielt, hitzebeständige Blöcke von solchen Oxydmaterialien als Zirkoniumdioxid, thoria oder tantalia zu erzeugen. Die Schritte waren: (i) Zierleiste vom Puder; (ii) das Ausglühen davon an ungefähr 2500 °C, um es das Leiten zu machen; (iii) geltender aktueller Druck sintering als in der Methode durch Weintraub und Rush.

Sintering, der einen über eine Kapazitätsentladung erzeugten Kreisbogen verwendet, um Oxyde vor der direkten aktuellen Heizung zu beseitigen, wurde von G. F. Taylor 1932 patentiert. Das ist entstanden sintering Methode-Beschäftigung hat pulsiert oder Wechselstrom, der schließlich zu einem direkten Strom überlagert ist. Jene Techniken sind im Laufe vieler Jahrzehnte entwickelt und in mehr als 640 Patenten zusammengefasst worden.

Dieser Technologien ist das weithin bekanntste Widerstand sintering (auch hat das heiße Drücken genannt), und Funken-Plasma sintering, während sich Kondensator entlädt, ist sintering die letzte Förderung in diesem Feld.

Befeuern Sie Plasma sintering

Funken-Plasma sintering (SPS) ist eine Form von sintering, wo sowohl Außendruck als auch ein elektrisches Feld gleichzeitig angewandt werden, um den densification des metallischen/keramischen Puders zu erhöhen, presst zusammen. Dieser densification verwendet niedrigere Temperaturen und kürzere Zeitdauer als typischer sintering. Die Theorie dahinter besteht darin, dass es ein energiereiches oder Hoch-Temperaturplasma gibt, das zwischen den Lücken der Puder-Materialien erzeugt wird; Materialien können Metalle, intermetallisch, Keramik, Zusammensetzungen und Polymer sein. Mit einem Gleichstrom-Puls als der elektrische Strom, befeuern Sie Plasma, Funken-Einfluss-Druck, ohmsche Heizung, und eine elektrische Feldverbreitungswirkung würde geschaffen.

Bestimmte keramische Materialien haben niedrige Dichte, chemische Trägheit, hohe Kraft, Härte und Temperaturfähigkeit; Nanocrystalline-Keramik hat noch größere Kraft und höhere Superknetbarkeit.

Viele, hat mikrokristallene Keramik, die behandelt wurden und facture Schwierigkeit gewonnen hatten, ihre Kraft und Härte, damit verloren, haben viele keramische Zusammensetzungen geschaffen, um den Verfall auszugleichen, während sie Kraft und Härte zu diesem von nanocrystalline Materialien vergrößern. Durch verschiedene Experimente ist es gefunden worden, dass, um die mechanischen Eigenschaften des neuen Materials zu entwerfen, die Korn-Größe und seinen Vertrieb kontrollierend, der Betrag des Vertriebs und anderen Gipfel ist.

Pressureless sintering

Pressureless sintering ist der sintering eines Puders kompakt (manchmal bei sehr hohen Temperaturen, abhängig vom Puder) ohne angewandten Druck. Das vermeidet Dichte-Schwankungen im Endbestandteil, der mit traditionelleren heißen drückenden Methoden vorkommt.

Das Puder kompakt (wenn eine Keramik) kann durch das Gleiten geschaffen werden, das sich in eine Gipsform wirft, dann kann das kompakte Endgrün nötigenfalls zur Endgestalt maschinell hergestellt werden, bevor es zu sinter geheizt wird.

Densification, vitrification und Korn-Wachstum

Sintering ist in der Praxis die Kontrolle sowohl von densification als auch von Korn-Wachstum. Densification ist die Tat der abnehmenden Durchlässigkeit in einer Probe, die es dadurch dichter macht. Korn-Wachstum ist der Prozess der Korn-Grenzbewegung und Ostwald, der reift, um die durchschnittliche Korn-Größe zu vergrößern. Viele Eigenschaften (mechanische Kraft, elektrische Durchbruchskraft, usw.) ziehen sowohl aus einer hohen Verhältnisdichte als auch aus einer kleinen Korn-Größe einen Nutzen. Deshalb ist das Imstandesein, diese Eigenschaften während der Verarbeitung zu kontrollieren, von hoher technischer Wichtigkeit. Seitdem densification Puder verlangt hohe Temperaturen, Korn-Wachstum kommt natürlich während sintering vor. Die Verminderung dieses Prozesses ist Schlüssel für viele Technikkeramik.

Für densification, um mit einem schnellen Schritt vorzukommen, ist es notwendig (1) ein Betrag der flüssigen Phase zu haben, die in der Größe, (2) eine fast ganze Löslichkeit des Festkörpers in der Flüssigkeit, und (3) Befeuchtung des Festkörpers durch die Flüssigkeit groß ist. Die Macht hinter dem densification wird aus dem kapillaren Druck der flüssigen zwischen den feinen festen Partikeln gelegenen Phase abgeleitet. Wenn die flüssige Phase wets die festen Partikeln, jeder Raum zwischen den Partikeln ein Haargefäß wird, in dem ein wesentlicher kapillarer Druck entwickelt wird. Für submicrometre Partikel-Größen entwickeln Haargefäße mit Diametern im Rahmen 0.1 zu 1 Mikrometer Druck im Rahmen zu für Silikat-Flüssigkeiten und im Rahmen zu für ein Metall wie flüssiges Kobalt.

Densification verlangt unveränderlichen kapillaren Druck, wo gerade Lösungsniederschlag-Material-Übertragung densification nicht erzeugen würde. Für weiter densification kommt zusätzliche Partikel-Bewegung, während die Partikel Korn-Wachstum und Änderungen der Korn-Gestalt erlebt, vor. Zusammenschrumpfen würde resultieren, wenn die Flüssigkeit zwischen Partikeln und Zunahme-Druck an Punkten des Kontakts gleitet, der das Material veranlasst, von den Kontakt-Gebieten abzurücken, die Partikel-Zentren zwingen, sich zu nähern.

Die sintering von flüssig-phasigen Materialien schließen eine feinkörnige feste Phase ein, um den erforderlichen kapillaren zu seinem Diameter proportionalen Druck zu schaffen, und die flüssige Konzentration muss auch den erforderlichen kapillaren Druck innerhalb der Reihe schaffen, sonst hört der Prozess auf. Die vitrification Rate ist auf die Porengröße, die Viskosität und den Betrag des flüssigen Phase-Gegenwart-Führens zur Viskosität der gesamten Zusammensetzung und der Oberflächenspannung abhängig. Die Temperaturabhängigkeit für densification kontrolliert den Prozess, weil bei höheren Temperaturviskositätsabnahmen und flüssigen Inhalt vergrößert. Deshalb, wenn Änderungen zur Zusammensetzung und Verarbeitung vorgenommen werden, wird es den Vitrification-Prozess betreffen.

Mechanismen von Sintering

Sintering kommt bei der Verbreitung von Atomen durch die Mikrostruktur vor. Diese Verbreitung wird durch einen Anstieg des chemischen Potenzials - Atom-Bewegung von einem Gebiet des höheren chemischen Potenzials zu einem Gebiet des niedrigeren chemischen Potenzials verursacht. Die verschiedenen Pfade, die die Atome nehmen, um von einem Punkt bis einen anderen zu kommen, sind die sintering Mechanismen. Die sechs allgemeinen Mechanismen sind:

• Oberflächenverbreitung - Verbreitung von Atomen entlang der Oberfläche einer Partikel
• Dampf-Transport - Eindampfung von Atomen, die sich auf einer verschiedenen Oberfläche verdichten
• Gitter-Verbreitung von der Oberfläche - Atome von der Oberfläche, die durch das Gitter weitschweifig

ist

• Die Gitter-Verbreitung von der Korn-Grenze - Atom von der Korn-Grenze verbreitet sich durch das Gitter
• Korn-Grenzverbreitung - Atome verbreiten sich entlang der Korn-Grenze
• Plastikdeformierung - Verlagerungsbewegung verursacht Fluss der Sache

Auch man muss zwischen densifying und non-densifying Mechanismen unterscheiden. 1-3 sind oben non-densifying - sie nehmen Atome von der Oberfläche und ordnen sie auf eine andere Oberfläche oder einen Teil derselben Oberfläche um. Diese Mechanismen ordnen einfach Sache innerhalb der Durchlässigkeit um und veranlassen Poren nicht zurückzuweichen. Mechanismen 4-6 sind densifying Mechanismen - Atome werden vom Hauptteil bis die Oberfläche von Poren bewegt, die dadurch Durchlässigkeit beseitigen und die Dichte der Probe vergrößern.

Korn-Wachstum

Korn-Wachstum geschieht wegen der Bewegung von Atomen über eine Korn-Grenze. Konvexe Oberflächen haben ein höheres chemisches Potenzial als konkave Oberflächen deshalb Korn-Grenzen werden sich zu ihrem Zentrum der Krümmung bewegen. Da kleinere Partikeln dazu neigen, einen höheren Radius der Krümmung zu haben, und das auf kleinere Körner hinausläuft, die Atome zu größeren Körnern und dem Schrumpfen verlieren. Das ist ein Prozess genannt das Reifen von Ostwald. Große Körner wachsen auf Kosten von kleinen Körnern.

Wie man

findet, folgt das Korn-Wachstum in einem einfachen Modell:

Hier ist G durchschnittliche Endkorn-Größe, G ist die anfängliche durchschnittliche Korn-Größe, t ist Zeit, M ist ein Faktor zwischen 2 und 4, und K ist ein Faktor, der gegeben ist durch:

Hier ist Q die Mahlzahn-Aktivierungsenergie, R ist die ideale Gaskonstante, T ist absolute Temperatur, und K ist ein materieller abhängiger Faktor.

Das Reduzieren des Korn-Wachstums

Ionen von Solute

Wenn ein dopant zum Material hinzugefügt wird (Beispiel: Nd in BaTiO) die Unreinheit wird dazu neigen, bei den Korn-Grenzen zu bleiben. Da die Korn-Grenze versucht sich zu bewegen (als Atome vom konvexen bis konkave Oberfläche springen), wird die Änderung in der Konzentration des dopant an der Korn-Grenze eine Schinderei auf der Grenze auferlegen. Die ursprüngliche Konzentration von solute um die Korn-Grenze wird in den meisten Fällen asymmetrisch sein. Da die Korn-Grenze versucht sich zu bewegen, wird die Konzentration auf dem Seitengegenteil der Bewegung eine höhere Konzentration haben und deshalb ein höheres chemisches Potenzial haben. Dieses vergrößerte chemische Potenzial wird als ein backforce zum ursprünglichen chemischen potenziellen Anstieg handeln, der der Grund für die Korn-Grenzbewegung ist. Diese Abnahme im chemischen Nettopotenzial wird die Korn-Grenzgeschwindigkeit und deshalb das Korn-Wachstum vermindern.

Die feinen zweiten Phase-Partikeln

Wenn Partikeln einer zweiten Phase, die in der Matrixphase unlöslich sind, zum Puder in der Form eines viel feineren Puders hinzugefügt werden, als das Korn-Grenzbewegung vermindern wird. Wenn die Korn-Grenze versucht, sich vorbei an der Einschließungsverbreitung von Atomen von einem Korn bis den anderen zu bewegen, wird durch die unlösliche Partikel gehindert. Mehr komplizierte Wechselwirkungen, die Korn-Grenzbewegung verlangsamen, schließen Wechselwirkungen der Oberflächenenergien der zwei Körner und der Einschließung ein und werden im Detail von C.S. Smith [Verweisung] besprochen.

Natürlicher sintering in der Geologie

In der Geologie kommt ein natürlicher sintering vor, wenn ein Mineralfrühling eine Absetzung von chemischem Bodensatz oder Kruste, zum Beispiel bezüglich der porösen Kieselerde verursacht

Ein sinter ist eine Mineralablagerung, die eine poröse oder blasenförmige Textur präsentiert; seine Struktur zeigt kleine Höhlen. In zwei Typen von Ablagerungen wird Verweise angebracht: kieselhaltige Ablagerungen und Kalkablagerungen.

Kieselhaltiger sinter ist eine Ablagerung der opalenen oder amorphen Kieselerde, die sich als Verkrustungen in der Nähe von heißen Frühlingen und Geysiren zeigt. Es bildet manchmal konische Erdhügel, genannt Geysir-Kegel, aber kann sich auch als eine Terrasse formen. Die für die Absetzung von kieselhaltigem sinter verantwortlichen Hauptagenten sind Algen und andere Vegetation im Wasser. Das Ändern von Wandfelsen kann auch sinters nahe fumaroles und in den tieferen Kanälen von heißen Frühlingen bilden. Beispiele von kieselhaltigem sinter sind geyserite und fiorite. Sie können in vielen Plätzen, einschließlich Islands, Neuseelands, der Vereinigten Staaten gefunden werden (Yellowstone Nationalpark - Wyo. Dampfschiff-Frühlinge - Colo.)...

Kalkhaltiger sinter wird auch tufa, kalkhaltigen tufa oder calc-tufa genannt. Es ist eine Ablagerung des Kalzium-Karbonats, als mit dem Travertin. Genannte sich versteinernde Frühlinge sind sie in Kalkstein-Bezirken ziemlich üblich. Ihr Kalkwasser legt eine sintery Verkrustung bei der Umgebung von Gegenständen ab. Der Niederschlag, der mit Moosen und anderen Gemüsestrukturen so wird hilft, Höhlen im kalkhaltigen sinter verlassend, nachdem sie verfallen sind.

Frühling an Pamukkale, die Türkei versteinernd:

Image:Pamukkale3.jpg

Image:Pamukkale1.jpg

</Galerie>

Siehe auch

• Kondensatorentladung Sintering
• Keramische Technik
• Auswählender Laser sintering, eine schnelle prototyping Technologie.
• Befeuern Sie Plasma sintering
• Fritte
• Yttria-stabilisiertes Zirkoniumdioxid
• Hoch-Temperatursupraleiter
• Metallton

Für den geologischen Aspekt:

• Das Versteinern gut

Weiterführende Literatur

Links

• Particle-Particle-Sintering - ein 3D-Gitter kinetische Simulation von Monte Carlo
• Sphere-Plate-Sintering - ein 3D-Gitter kinetische Simulation von Monte Carlo
• Dicke Filmtechniken - ein Hersteller von keramischen Sintering Separator-Platten