Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet

Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet

27.03.2014 Views

Kinetika procesa odreñena je oblikom granice zrna i oblikom pora. Zrna su oblika tetrakaidekaedra (grč. tetra-kai-deka = 14, edar = površina). Pore poprimaju oblik kanala duž bridova zrna (Slika 34 c). Relativna gustoća raste od 65 % na 90 %. Konačni stupanj odgovara sustavu koji sadrži zatvorene i izolirane pore, udaljene jedne od drugih, izmeñu kojih nema meñudjelovanja. Tijekom ovog stupnja kanali se prekidaju, a pore zaokružuju i zatvaraju. Zatvorene pore (izduženog oblika) obično zaostaju na granicama zrna, odnosno teže prema kutovima tetrakaidekaedra (slika 34 d). Pore zaostaju unutar zrna kružnog su oblika. Relativna gustoća sada raste od 90 % na 95 %. Osnovna karakteristika ovog stupnja je porast pokretljivosti pora i granica zrna, a on treba biti kontroliran da bi se postigla teorijska gustoća. Ovaj stupanj može uključiti i proces sekundarne rekristalizacije, zbog čega nastaje premještanje pora od granice zrna i lokaliziranje pora unutar zrna. U tom slučaju ugušćenje postaje vrlo teško. Prisustvo plina unutar pore takoñer utječe na zgušnjavanje za vrijeme konačnog stupnja. Tlak, p, koji djeluje unutar pore polumjera, r, može se prikazati jednadžbom: ⋅γ p = 2 (50) r gdje je γ površinska napetost praha. Do zgušnjavanja će doći jedino ako je difuzija plina koji se nalazi unutar pore veća od volumne difuzije čvrstog materijala. Sinteriranje započinje stvaranjem kontaktne površine izmeñu čestica praha, nakon čega dolazi do popunjavanja pora materijalom, zahvaljujući pokretljivosti elemenata koji čine kristalnu rešetku na povišenim temperaturama. Stvaranje kontaktne površine izmeñu čestica praha formiranjem granice zrna na dodirnim mjestima, B. Wong i J. Pask nazivaju ”preliminarnim” stupnjem. Promjene u mikrostrukturi tijekom sinteriranja ovise o fizikalno-kemijskim karakteristikama polaznog praha, a shematski se mogu prikazati kao na slici 35. Prah ujednačene veličine čestica, sinteriranjem stvara ugušćeni polikristalni materijal jednolične finozrnate mikrostrukture. Proširenjem granica raspodjele veličine čestica brzina sinteriranja opada u početnom i u srednjem stupnju. Navedena ovisnost usko je povezana s rastom zrna tijekom sinteriranja. Prije rasta zrna, zgušnjavanje uzorka raste, a nakon što je došlo do rasta zrna zgušnjavanje opada: do izdvajanja pora na 103

granicama zrna tijekom sinteriranja dolazi ako je širina raspodjele veličine čestica polaznog praha povećana. Osnovni procesi koji dovode do stvaranja kontakta izmeñu čestica i način kojim se prenosi masa pri zbližavanju čestica nazivaju se mehanizmom sinteriranja. Proces zgušnjavanja tijekom sinteriranja uzorka, dobivenog presanjem disperznog praha, očituje se u smanjenju površine i volumen pora. Cilj je postići ugušćeni polikristalinični materijal kontrolirane mikrostrukture. Slika 35. Mikrostrukturne promjene pri procesu sinteriranja praškastog materijala: a) stvaranje kontaktne površine izmeñu čestica praha; b) početni stupanj; c) srednji stupanj; d) konačni stupanj U realnim sustavima broj pora se smanjuje i veličina zrna raste u srednjem stupnju zbog prisutnosti različitog oblika i veličine čestica i aglomerata, nehomogenog pakovanja i anizotropije meñupovršinskih energija. Dakle, u idealnim sustavima koji se sastoje od sfernih čestica istog oblika i veličine, s izotropnom energijom granice zrna koja se formira na svim kontaktima čestica-čestica, ovaj stupanj ne bi postojao. U realnim sustavima (slika 36) postoje nakupine čestica, tj. aglomerati s gušćim pakiranjem (slaganjem) u odnosu na gustoću cijelog sustava. U ovim sustavima postoje, naime, mikropore unutar aglomerata i veće pore izmeñu aglomerata. Prisustvo ovih većih pora sprječava postizanje maksimalne gustoće, tj. kad se mikropore unutar aglomerata zatvore, nastaju veća zrna te udaljenost izmeñu preostalih pora (izmeñu aglomerata) raste. 104

granicama zrna tijekom sinteriranja dolazi ako je širina raspodjele veličine čestica<br />

polaznog praha povećana.<br />

Osnovni procesi koji do<strong>vode</strong> do stvaranja kontakta <strong>iz</strong>meñu čestica i način<br />

kojim se prenosi masa pri zbližavanju čestica nazivaju se mehan<strong>iz</strong>mom sinteriranja.<br />

Proces zgušnjavanja tijekom sinteriranja uzorka, dobivenog presanjem disperznog<br />

praha, očituje se u smanjenju površine i volumen pora. Cilj je postići ugušćeni<br />

polikristalinični materijal kontrolirane mikrostrukture.<br />

Slika 35. Mikrostrukturne promjene pri procesu sinteriranja praškastog materijala: a)<br />

stvaranje kontaktne površine <strong>iz</strong>meñu čestica praha; b) početni stupanj; c) srednji<br />

stupanj; d) konačni stupanj<br />

U realnim sustavima broj pora se smanjuje i veličina zrna raste u srednjem<br />

stupnju zbog prisutnosti različitog oblika i veličine čestica i aglomerata,<br />

nehomogenog pakovanja i an<strong>iz</strong>otropije meñupovršinskih energija. Dakle, u idealnim<br />

sustavima koji se sastoje od sfernih čestica istog oblika i veličine, s <strong>iz</strong>otropnom<br />

energijom granice zrna koja se formira na svim kontaktima čestica-čestica, ovaj<br />

stupanj ne bi postojao.<br />

U realnim sustavima (slika 36) postoje nakupine čestica, tj. aglomerati s gušćim<br />

pakiranjem (slaganjem) u odnosu na gustoću cijelog sustava. U ovim sustavima<br />

postoje, naime, mikropore unutar aglomerata i veće pore <strong>iz</strong>meñu aglomerata.<br />

Prisustvo ovih većih pora sprječava post<strong>iz</strong>anje maksimalne gustoće, tj. kad se<br />

mikropore unutar aglomerata zatvore, nastaju veća zrna te udaljenost <strong>iz</strong>meñu<br />

preostalih pora (<strong>iz</strong>meñu aglomerata) raste.<br />

104

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!