陶瓷烧结是一种变革性工艺,包括加热陶瓷材料,通常是在压力下加热,以改善其性能。
什么是陶瓷烧结?
烧结是通过加热,有时也通过加压来改变陶瓷材料的过程。
这一过程可减少孔隙率,增加颗粒密度,提高强度和透光性等性能。
它将陶瓷粉末颗粒加热到低于其熔点的高温。
这将使原子结合得更紧密,降低表面能,并导致致密化和机械性能的改善。
1.转化和固结
烧结将陶瓷材料加热到熔点以下的温度,使其发生转变。
这一过程会使陶瓷粉末颗粒固结,即它们更紧密地结合在一起。
随着气固界面的减少,表面能也随之降低,从而推动了固结。
这种结合对于形成密度更大、强度更高的材料至关重要。
2.2. 减少孔隙率和增加密度
在烧结过程中,陶瓷材料中的孔隙会减少或完全闭合。
孔隙率的降低导致材料密度显著增加。
致密化过程对提高陶瓷的机械性能至关重要,可使其更加耐用,并能抵御各种环境因素的影响。
3.提高机械性能
烧结可大大提高陶瓷的机械性能。
该工艺不仅能提高材料的强度和硬度,还能改善其抗划痕、抗极端温度、抗水和抗污能力。
例如,氧化锆是一种常见的烧结陶瓷,它从一种类似白垩的材料变成了一种极其坚硬和致密的物质,具有很强的抗磨损和抗撕裂能力。
4.收缩和材料变化
烧结的一个显著特点是材料收缩,氧化锆的收缩率可高达 25%。
这种收缩发生在材料固结和致密化的过程中。
此外,陶瓷的物理外观和质地也会发生显著变化。
例如,氧化锆会从单斜晶系转变为多四方晶系,从而改变其外观和质地,从白垩状转变为坚硬致密的材料。
5.热量和压力的使用
虽然热量是烧结的主要因素,但压力也能促进烧结过程。
这种组合对于实现陶瓷材料的理想特性至关重要。
不过,无压烧结也是可行的,特别是在使用某些先进技术和材料的情况下。
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