陶瓷烧结过程是将松散粉末转化为坚固、致密和机械坚固材料的关键步骤。这一过程包括将 "绿色 "陶瓷粉末加热到低于其熔点的高温。这将导致粉末颗粒相互扩散和粘结,从而实现致密化并提高机械性能。
陶瓷致密和强化的 5 个关键步骤
1.制备绿色复合材料
将陶瓷粉末与水、粘结剂和解凝剂混合形成浆料。
浆料经喷雾干燥后形成粉末,然后将粉末压入模具中制成绿色坯体。
2.初始加热
在低温下加热绿色坯体,以去除粘合剂。
3.烧结
然后将生坯加热到高温,通常低于陶瓷材料的熔点。这一过程会使陶瓷颗粒通过扩散融合在一起,从而降低孔隙率,提高材料密度。
在烧结过程中,由于玻璃相流动并融入粉末结构,材料会发生显著收缩,从而进一步降低孔隙率。
4.4. 性质的转变和增强
对于氧化锆等材料来说,烧结会引起结构从单斜晶系向多四方晶系的转变,从而显著提高密度、强度和透光性。
烧结过程还可能涉及额外的外力(如压力),即所谓的热等静压,以加强致密化过程。
5.最后烧制
烧结好的陶瓷在窑炉中进行高温烧制,温度通常在 1200°C 左右,以最终完成材料的粘合和硬化。
关键环节说明
致密化
烧结的主要目的是减少陶瓷材料的孔隙率。这是通过将材料加热到有利于原子扩散的温度,使颗粒更紧密地结合在一起来实现的。孔隙率的减少使材料密度增加,机械强度提高。
结构转变
就氧化锆而言,烧结不仅能使材料致密化,还能诱导相变,从而增强其机械性能。这种转变对于需要高强度和耐用性的应用来说至关重要。
使用压力
虽然烧结只需使用温度即可完成(无压烧结),但施加外部压力可显著增强致密化过程。这对于形状复杂、仅靠加热难以致密化的材料尤其有用。
结论
烧结是陶瓷制造中的一个关键过程,它能将松散的粉末转化为坚实、致密和机械坚固的材料。烧结过程需要仔细控制温度,有时还需要控制压力,以达到所需的材料特性。这样制成的材料可抵御各种环境因素的影响,适用于广泛的应用领域。
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