影响陶瓷器孔隙率的因素主要包括生坯的初始孔隙率、烧结的温度和持续时间、烧结过程中液相的存在、压力的施加以及特定的烧结技术和条件(如加热和冷却周期)。
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绿色压实物的初始孔隙率:烧结前陶瓷的初始孔隙率对最终孔隙率有很大影响。较高的初始孔隙率通常需要更高强度的烧结工艺才能达到较低的最终孔隙率。
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烧结温度和持续时间:烧结温度和时间至关重要。较高的温度和较长的持续时间通常会导致较低的孔隙率,因为它们为颗粒扩散和致密化留出了更多的时间。纯氧化物陶瓷尤其需要更高的温度和更长的时间,因为扩散是在固态下进行的,速度较慢。
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液相的存在:液相烧结,即在烧结过程中存在液相,可增强致密化过程并减少孔隙率。液相有助于填充孔隙并促进颗粒重新排列,从而使结构更加紧凑。
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压力的应用:在烧结过程中施加压力可大大缩短烧结时间,降低最终的孔隙率。压力有助于颗粒的压实,并能使致密化过程更加快速有效。
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烧结技术和条件:使用的窑炉类型(如隧道窑与周期窑)以及特定的加热和冷却周期会影响孔隙率。例如,在隧道窑中,部件通过不同的温度区进行输送,可对温度区进行优化以控制气孔率。此外,烧结过程中的升温和保温时间也会影响晶间结合,从而影响最终的孔隙率。
这些因素相互关联,可根据具体的应用要求进行调节,以达到陶瓷器具所需的孔隙率水平。例如,在要求高强度和低孔隙率的应用中,高温、长烧结时间和施加压力可能是首选。相反,在过滤器或催化剂等应用中,多孔性是有益的,可以调整烧结条件以保持甚至提高多孔性。
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