烧结中的晶粒长大(grain   growth   during   sintering)

物料在烧结过程中，发生的晶粒尺寸增大现象。晶粒长大的推动力是大小晶粒自由能之差。

烧结材料为多晶体，由大小不同的晶粒构成。当3个晶面在空间相遇时，如果各晶界上的表面张力相等，则达到平衡状态，其二维截面为正六边形(见图)。若截面多边形的边数大于6，那么它与邻近晶粒的晶界为内弯曲的凹面，当其截面边数小于6时，其晶界面变为向外弯曲的凸面。由于晶界是向曲率中心移动的，所以截面边数少于6的晶粒会缩小，而截面边数大于6的晶粒将长大。晶粒长大推动力的大小与粒径成反比，据此可推导出烧结过程中晶粒直径与烧结时间￡的关系为D=kt ^1/2。由于第二相(如气孔、杂质等)的存在阻碍晶界移动，因此所测得的指数值常小于0．5。添加剂、原始晶粒尺寸与分布是影响晶粒长大的因素。制砖配料中加入少量添加剂是调整与控制晶粒长大的重要方法。

液相烧结中晶粒长大的主要机理为溶解一沉淀。物质在液相的溶解度受颗粒大小及缺陷等因素的影响。小颗粒在液相中的溶解度大于大颗粒在液相中的溶解度。大小颗粒在液相中溶解度的差推动溶质从小颗粒周围向大颗粒周围扩散，使溶质在大颗粒周围液相中的浓度大于它的溶解度，促使溶质在大颗粒上沉析。其结果使小颗粒不断缩小直至消失，而大颗粒进一步长大。液相结构、粘度及与烧结材料的相溶性对此过程有很大影响。

在烧结过程中还会出现晶粒异常长大现象。也称不连续晶粒长大或二次再结晶。物料烧结进行中一旦出现晶界数较多、晶界能大的晶粒，其增长速度比周围晶粒的增长速度大得多，可能将周围的小晶粒吞并并迅速长大。这样又增加了界面曲率，更加快了晶粒增长速度。其结果造成少数晶粒异常长大。有杂质或气孔等第二相存在时，只有曲率特别大的界面才能越过它们继续向前移动。这种情况就会把杂质或气孔包入晶粒内。这种晶内气孔由于脱离了晶界这一传质通道而难以排除，从而影响烧结体的相对密度并导致显微结构不均匀。原始晶粒的尺寸分布、杂质及液相的存在与分布等因素对晶粒异常长大有影响。