纳米陶瓷的烧结机理

纳米陶瓷是指晶界宽度、晶粒尺寸、缺陷尺寸和第二相分布都在纳米数量级上。其尺寸的纳米化大大提高了晶界数量，使材料的超塑性和力学性能大大提高，极为有效地克服了传统陶瓷的弊端。

纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。烧结是指陶瓷材料晶粒长大、晶界形成的同时逐渐致密化的过程，其作为纳米陶瓷制备的关键步骤，极大地影响着材料的结构和性能。

陶瓷烧结过程中的驱动力来自晶粒表面自由能的减少，烧结过程中的物质传递主要依靠蒸发-凝聚、晶界扩散、表面扩散、晶体内扩散（体扩散）、塑性变形和蠕变（存在压力）几种途径。其中晶界扩散、体致密化扩散、塑性变形和蠕变能提高陶瓷的致密化，其他扩散过程则会导致晶粒粗化。

对于纳米陶瓷来说，它与常规陶瓷烧结的不同之处在于，普通陶瓷的烧结一般不必过多考虑晶粒的生长，而在纳米陶瓷的烧结过程中必须采取一切措施控制晶粒长大。由于纳米陶瓷粉体具有巨大的比表面积，使作为粉体烧结驱动力的表面能剧增，扩散增大，扩散路径变短，所以纳米粉体烧结与常规粉体的烧结具有以下特点：烧结活化能低，烧结速率快和烧结开始温度降低。