セラミックス・ガラス

セラミックス粉末の焼結についての説明として正しいものはどれか。

  1. A焼結の駆動力は、粒子の表面積が減ることによる表面エネルギーの低下である
  2. B表面拡散や蒸発・凝縮によっても、成形体は大きく緻密化する
  3. C粒子を細かくするほど、焼結に必要な温度は高くなる
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正解:A. 焼結の駆動力は、粒子の表面積が減ることによる表面エネルギーの低下である

粉末の成形体は表面積が大きく、余分な表面エネルギーをもっています。高温では物質が移動して粒子間のネックが成長し、表面積が減ることで系のエネルギーが下がります。これが焼結の駆動力です。このうち粒界拡散や体拡散によって粒界から物質が運ばれる機構は、粒子の中心どうしの距離を縮めるので緻密化(収縮)をもたらします。一方、表面拡散や蒸発・凝縮はネックを太くするだけで粒子の中心が近づかず、緻密化にはほとんど寄与しません。粒子が細かいほど比表面積が大きく拡散距離も短いので、焼結は低い温度で進みます。

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