耐火材料在烧结过程中，是如何聚集再结晶，并制止了烧结制品的收缩

一、聚集再结晶

烧结最后阶段出现增长的结晶大颗粒，决定颗粒增长的力是边界歪曲而过剩的表面能。材料颗粒烧结时占据的地方，为系统中紧密堆积的小圆穴里。观察烧结材料磨片，看见沿小圆穴的体积分布，在平面上作出3个颗粒之间的点。3个颗粒边界之间的角力求 120°。如果3 个颗粒每个为点接触，将有120°角，那么颗粒本身将是六面体。

真实的颗粒通常有各种边数，它歪曲的边界及其数不等于6。如果由颗粒中心观看，凸形边界颗粒的边数少。如果由颗粒中心观看，大多数边数超过6 的颗粒边界将是凹形的，如图8-16 所示。边界向本身的弯曲中心移动，力求降低自由能。由于边数超过6的这样颗粒增多，而少于6边的颗粒减少。靠从小的增长出大颗粒，称为聚集再结晶。

确定边界移动速度，反比例于颗粒半径为dR/dτ=1/R，或者积分以后得出：R2-R20=Kτ，如果R?值忽略，于是：

式中，R 为长大的颗粒半径；R?为τ=0时的颗粒半径。系统中实际程度指标处在0.3~0.5 范围内。颗粒长大理论继续到3个孔，直到没有成为单晶体样式的时候。实际上不常发生这样的颗粒增长，局限于第二相。第二相（夹杂物，气孔，添加物）对再结晶的影响示意图如图8-17所示。

为了边界移动超过夹杂物，必须增加本身的表面，而这样对热力学不利。所以第二相阻止边界移动。甚至0.01%的杂质在某些程度上使再结晶速度降低。在边界上存在较大数量杂质时，颗粒获得它的某最大尺寸后，颗粒的曲形保证颗粒连续增长变成不足，最大尺寸用比率表示：

式中，d为夹杂物（第二相）尺寸；ρ为夹杂物的体积份额。其中的情况，有时第二相是气孔，颗粒增长滞留在烧结初，有时气孔很多，后来气孔率降低到某值时，通常在ρ=10%~15%时，颗粒开始蓬勃增长。假若气孔率自然限制颗粒增长，为了限制增长，常常专门引入高分散固体形式添加物的第二相。限制颗粒增长的另一因素是液相参与。因此系统中表明的情况是固体和液体之间的相分开，有两个表面。颗粒的不均匀增长引起二次再结晶。颗粒增长很快时，某些气孔可能被边界移动侵占，而这样的气孔进一步变为闭口的，可是封口非常困难。如果计算，内部气孔的封口速度等于晶体增长速度，例如镁尖晶石颗粒增长速度等于12~15μm/h时，实际没有实现长满闭口气孔。由此可见，烧结时要使气孔率降低，应该引入添加物——抑制剂，它阻滞颗粒增长，因而除颗粒夺取它外，还使气孔封口有了可能性。添加物——抑制剂的成分，它们的体积份额及颗粒尺寸，用试验方法确定。