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The second stage sintering kinetics of powder compacts

โœ Scribed by W Beere


Publisher
Elsevier Science
Year
1975
Weight
813 KB
Volume
23
Category
Article
ISSN
0001-6160

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โœฆ Synopsis


A quantitative theory is presented of second stage powder sintering kinetics. The sintering rate is calculated from the stability of interconnected grain edge porosity. The porosity is assumed to have surfaces at equilibrium which maintain a constant contact angle with the grain boundaries. The sintering rate is shown to depend on the contact angle which in turn depends upon the ratio of surface to grain boundary energies. The sintering fluxes are shown to arise not only from excess vacancies at the porosity but also from the vacancy depletion on the grain boundaries. At high pore volume fractions the contribution to the fluxes from the grain boundary depletion greatly exceeds that from the excess vacancies at the pore surfaces. The second stage model presented is valid over a wide range of densities. The pore geometry considered may form immedately after the formation of necks between particles and the rounding of surfaces in the compact. The sintering rate of porosity with equilibrated surfaces is compared with sintering data for alumina powders. LA CINETIQUE DU SECONDE STADE DU FRITTAGE D'UNE POUDRE COMTRIMEE On pr&sente une thborie quantitative de la cin&ique du second stade du frittage d'une poudre. La vitesse de frittage est calculbe it partir de la stabilit6 de la porosit6 des bords de grains interconnect&. On suppose que les surfaces de la porosit6 sont en Bquilibre, et maintiennent un angle de contact constant avec les joints de grains. La vitesse de frittage depend de l'angle de co&act, qui depend B son tour du rapport de 1'6nergies de surface B 1'Bnergie de joints de grains. On montre que les flux de frittage proviennent non seulement des lacunes en exo&s Q la porosit6, mais Qgalement de 1'6puisement des lacunes aux joints de grains. Pour les taux volumiques de pores Blev&, la contribution de 1'Bpuisement aux joints de grains d&passe largement celle des lacunes en ex&s sur les surfaces de pores. Le mod&le du second stade present6 est valable pour un grand domaine de densit&. La g&om&trie des pores que l'on considere peut se former immbdiatement ap&s la formation de collets entre les particules et l'arrondissement des surfaces dan la matiBre compress&e. On compare la vitesse de frittage de la porosit6 avec des surfaces BquilibrBes avec des don&es sur le frittage des poudres d'alumine. ZWEITE STUFE SINTERKINETIK VON PULVERKOMPAUTMATERIALIEN Eine quantitative Theorie der Kinetik der zweiten Stufe des Pulversinterns wird vorgelegt. Die Sintergeschwindigkeit wird aus der Stabilitkt der Sinterporositiit (grain edge porosity) berechnet. Es wird angenommen, da5 sich die Oberfliichen der Poren im Gleichgewicht befinden und mit den Korngrenzen einen konstanten Kontaktwinkel bilden. Die Sintergeschwindigkeit htingt vom Kontaktwinkel ab, der wiederum eine Funktion des Verhiiltnisses zwischen Oberfliichen-und Korngrenzenenergie ist. Der Sinterflu5 ist nicht nur eine Folge der ffberschu5leerstellen an den Poren, sondern such der Leerstellenverarmung an den Korngrenzen. Bei gro5en Porendichten iibersteigt der Anteil aus der Leerstellenverarmung an Korngrenzen den Anteil aus der Leerstelleniibersiittigung an den Porenoberfliichen bei weitem. Das vorgeschlagene Model1 gilt in einem gro5en Dichtebereich. Die betrachtete Porengeometrie kann direkt nach der Bildung van Htllsen zwischen Teilchen und dem Abrunden der Ober%chen entstehen. Die Sintergeschwindigkeit der Poren mit Oberf&chen im Gleichgewicht wird mit Sinterdaten von Aluminiumoxidpulver verglichen.


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