陶瓷烧结的目的是通过加热,有时是加压,将陶瓷材料转变成更致密、更坚固和更耐用的形式。这一过程大大减少了孔隙率,并增强了各种性能,如强度、导电性、透明度和导热性。
详细说明:
-
改变材料结构:
-
在烧结过程中,陶瓷材料被加热到低于其熔点的温度。这种加热会使颗粒更紧密地结合在一起,形成更致密的结构。例如,氧化锆最初是单斜晶体结构,在 1100°C 至 1200°C 左右转变为多四方晶态。这种转变产生的材料硬度和强度极高,透光性也得到改善。减少孔隙率:
-
烧结过程会减少或封闭陶瓷材料中的孔隙。孔隙率的降低至关重要,因为它能使材料密度更高,机械性能更好。这种致密化背后的驱动力是表面积和表面自由能的减少,这是由固固界面取代固汽界面而产生的。
-
增强性能:
-
烧结不仅能减少孔隙率,还能增强陶瓷材料的其他性能。例如,它可以提高强度、导电性、透明度和导热性。这些性能的提高对陶瓷产品的功能性和耐用性至关重要。在某些情况下,烧结可保持某些特性,如气体吸收性,这在过滤器或催化剂等应用中非常有用。收缩和最终成型:
烧结通常会产生大量的材料收缩,氧化锆的收缩率可高达 25%。这种收缩是工艺中的一个关键环节,必须小心管理,以确保最终产品符合预期规格。烧结过程可与压力或电流等其他力量相结合,进一步完善材料的性能和形状。