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本书首先结合烧结历史与科学，概述了烧结理论的演变，并从简单的概念出发阐明了基础科学的关键问题，介绍了烧结过程中的物理化学变化及其原理，内容包括烧结热力学、动力学、液相烧结、压力烧结、复合粉体烧结、纳米粉体烧结、快速烧结等，并描述了烧结过程的表征技术手段，进行了烧结实例讲解，实现了理论与实践的紧密结合。 本书可供材料、冶金等专业研究人员及高校教师阅读，亦可作为材料专业硕士生、博士生的参考用书。

第1章绪论001

1.1背景001

1.2展望002

1.3定义003

1.4烧结技术005

1.5基础数据006

1.6关键资源007

参考文献0082

第2章烧结的历史011

2.1里程碑011

2.2早期烧结产品012

2.2.1土陶012

2.2.2瓷013

2.2.3铁、铜、银015

2.2.4铂金坩埚017

2.2.5铁矿石硬结019

2.2.6钨灯丝021

2.2.7硬质合金模具023

2.2.8钨基合金防辐射盾牌026

2.2.9青铜轴承026

2.2.10汽车零部件027

2.2.11聚四氟乙烯028

2.2.12烧结磨料磨具029

2.3相互依存的发展029

2.4主要经验教训030

参考文献030

第3章基础构架的发展034

3.1烧结的定性理论034

3.1.1早期的推测034

3.1.2Rhines和Lenel理论035

3.1.3Frenkel——表面能和黏性流动035

3.2定量烧结概念的出现036

3.3理论基础的发展038

3.3.1原子理论038

3.3.2表面能039

3.3.3原子运动040

3.3.4微观结构042

3.4实验设备及性能测量046

3.4.1温度测量046

3.4.2烧结炉046

3.4.3性能量化047

3.4.4表面积047

3.4.5压力的作用048

3.4.6新型设备048

3.5组织机构的发展048

3.6整合049

3.7烧结理论的现状051

参考文献052

第4章测量工具与实验观察058

4.1烧结过程中材料的变化058

4.2颗粒黏结061

4.2.1烧结颈尺寸061

4.2.2烧结颈形状065

4.3力学性能068

4.3.1强度068

4.3.2硬度072

4.3.3弹性模量073

4.3.4其他力学性能074

4.4尺寸变化074

4.4.1收缩075

4.4.2膨胀080

4.4.3直接成像081

4.5密度、致密度、孔隙率084

4.6传导性086

4.7磁性能087

4.8表面积和气体渗透性087

4.9孔结构090

4.10微观组织094

4.10.1晶粒尺寸分布095

4.10.2晶界与孔隙的相互作用097

4.11热学性能099

4.12小结101

参考文献103

第5章早期的定量测量108

5.1概述108

5.2烧结科学的开端108

5.3铜的烧结109

参考文献113

第6章烧结过程中的几何轨迹116

6.1概述116

6.2烧结的几个阶段117

6.2.1烧结前——形成接触120

6.2.2初始阶段——烧结颈长大120

6.2.3中间阶段——孔隙球化122

6.2.4 终阶段——孔隙闭合123

6.3界面曲率与能量124

6.3.1曲率梯度124

6.3.2界面能量变化127

6.4微观结构变化128

6.4.1晶粒尺寸与形状129

6.4.2晶粒尺寸分布131

6.4.3孔隙结构132

6.4.4孔径分布134

6.4.5孔隙附着晶粒边界137

6.5宏观结构的变化——尺寸与形状140

6.6表面积变化143

6.6.1表面积降低143

6.6.2表面积与烧结密度144

6.7小结145参考文献146

第7章烧结热力学与动力学149

7.1曲率梯度与应力149

7.2气氛中的反应150

7.3物质传输机制153

7.3.1黏性流动154

7.3.2表面扩散156

7.3.3体积扩散158

7.3.4晶界扩散161

7.3.5位错运动——攀移与滑移161

7.3.6蒸发-凝聚162

7.4动力学关系163

7.4.1初始阶段164

7.4.2中间阶段167

7.4.3 终阶段172

7.5工艺过程变量173

7.5.1温度174

7.5.2时间175

7.5.3升温速率176

7.5.4颗粒尺寸176

7.5.5生坯密度177

7.6小结177

参考文献178

第8章微观组织的粗化183

8.1概述183

8.1.1特性183

8.1.2重要性185

8.1.3相互作用186

8.2晶粒粗化187

8.2.1晶粒长大速率187

8.2.2孔隙率、液相与气相的影响189

8.2.3稳定的晶粒形状191

8.2.4稳定的分布192

8.3孔隙结构变化193

8.4粗化过程中的相互作用194

8.5小结196

参考文献196

第9章液相烧结201

9.1概述201

9.2相关概念的发展202

9.3微观组织的发展206

9.3.1典型的微观组织206

9.3.2接触角与二面角207

9.3.3体积分数209

9.3.4孔隙、孔径和孔位置210

9.3.5晶粒形状213

9.3.6粒度分布214

9.3.7晶粒间距、数量和界面面积216

9.3.8烧结颈尺寸与形状217

9.3.9固相骨架的测量218

9.3.10分析中的敏感因素219

9.4预烧结阶段220

9.4.1化学作用220

9.4.2微观组织变化221

9.5液相形成222

9.5.1固相黏结分离222

9.5.2晶粒重排224

9.6溶解-析出225

9.6.1颗粒形状改变225

9.6.2致密化227

9.6.3烧结颈生长与烧结体收缩229

9.6.4聚结230

9.6.5晶粒生长232

9.6.6孔隙填充232

9.7 终固相骨架烧结阶段234

9.8瞬态液相烧结234

9.9超固相线烧结235

9.9.1致密化机理236

9.9.2颗粒属性238

9.9.3致密化模型238

9.10反应性液相239

9.11熔浸烧结241

9.12活化液相烧结242

9.13实践方面242

9.14小结243

参考文献243

0章加压烧结249

10.1外加压力的作用249

10.2热软化252

10.3压力效应253

10.3.1应力集中253

10.3.2塑性流动255

10.3.3颗粒加工硬化256

10.4扩散与蠕变256

10.4.1体积扩散蠕变258

10.4.2晶界扩散蠕变259

10.4.3位错攀移和幂律蠕变260

10.4.4液相和黏滞相261

10.4.5反应和放热过程262

10.4.6电场263

10.5多种机制控制的致密化速率264

10.6密度与机理图266

10.7微观组织演化267

10.8加压技术270

10.8.1应力状态和应变速率270

10.8.2单轴热压274

10.8.3热等静压275

10.8.4三轴加压277

10.8.5放电烧结278

10.8.6热锻279

10.8.7气体锻造281

10.8.8粉末挤压282

10.8.9冲击波固结282

10.9致密化的限制283

参考文献284

1章混合粉末与复合材料289

11.1重要性289

11.2物理作用290

11.3化学作用295

11.4溶解度的角色295

11.4.1均质化296

11.4.2膨胀299

11.4.3强化301

11.4.4复合304

11.5共烧、层状复合和两相材料烧结307

11.6小结309

参考文献309

2章快速烧结315

12.1概述315

12.2早期的示范317

12.3纳米粉末快速烧结319

12.4快速加热技术321

12.4.1放热反应321

12.4.2电流加热322

12.4.3等离子体放电加热322

12.4.4微波加热324

12.4.5激光和红外加热327

12.4.6感应加热329

12.5辅助压力330

12.6前景332

参考文献332

3章纳米尺度烧结337

13.1概述337

13.2颗粒尺寸的作用340

13.3烧结温度343

13.4不变的热力学344

13.5时间-温度-颗粒尺寸344

13.6模型和实验344

13.7解决方案345

13.8两步烧结348

13.9展望349

参考文献349

4章计算机模型354

14.1概述354

14.1.1模拟的基本架构355

14.1.2模拟的必要条件355

14.2程序358

14.3数据要求360

14.4原子计算362

14.4.1能量的计算方法362

14.4.2模拟程序363

14.5重塑模型365

14.6物理事件模型367

14.7蒙特卡罗法371

14.8连续介质模型与有限元分析法371

14.9离散元模型375

14.10综合烧结曲线375

14.11神经网络模型377

14.12小结377

参考文献378

5章烧结实践383

15.1关键参数383

15.1.1尺寸控制383

15.1.2成分控制386

15.1.3缺陷的避免390

15.2参数的控制391

15.3烧结气氛392

15.3.1反应392

15.3.2氧含量的控制395

15.3.3碳含量的控制397

15.3.4密度的变化398

15.4设备399

15.5烧结工艺过程401

15.6成本401

15.7实例401

15.7.1氧化铝402

15.7.2铝402

15.7.3黄铜和青铜403

15.7.4硬质合金404

15.7.5铜404

15.7.6金刚石405

15.7.7钢铁406

15.7.8稀土永磁体407

15.7.9碳化硅408

15.7.10氮化硅409

15.7.11不锈钢409

15.7.12钛411

15.7.13工具钢411

15.7.14钨基高比重合金413

15.7.15氧化锆413

15.8小结414

参考文献415

6章烧结的未来展望419

16.1联系419

16.2新材料420

16.3新的应用422

16.4新工艺423

16.5小结424

参考文献425

Randall M.German教授是 上享有盛誉的粉末冶金专家，圣地亚哥州立大学机械工程工程研究学院的教授兼前任副院长。German教授具有出类拔萃的学术水平和卓尔不群的个人能力，在事业上如日中天。他发表了990篇论文，出版了17本书，拥有25项专利，负责编撰了19本书。在担任主持教授的同时，他所领导的主要研究任务获得了5600万美元的赞助支持。此外，作为一个身体力行的科学践行者和MPIF的成员之一，他还获得了世界科学界的荣誉博士学位——特斯拉奖章，并且是三个科技团体的董事。

  贾成厂，北京科技大学教授、博士生导师。承担多项 自然科学基金， 支撑计划、863、973项目。获 发明专利20余项。在 外发表论文200余篇，其中被SCI检索76篇，被EI检索127篇。获 科技进步二等奖，中国冶金教育协会教材一等奖，中国有色金属学会期刊二等奖。主要从事粉末冶金领域的研究。

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书籍介绍

本书首先结合烧结历史与科学，概述了烧结理论的演变，并从简单的概念出发阐明了基础科学的关键问题，介绍了烧结过程中的物理化学变化及其原理，内容包括烧结热力学、动力学、液相烧结、压力烧结、复合粉体烧结、纳米粉体烧结、快速烧结等，并描述了烧结过程的表征技术手段，进行了烧结实例讲解，实现了理论与实践的紧密结合。 本书可供材料、冶金等专业研究人员及高校教师阅读，亦可作为材料专业硕士生、博士生的参考用书。