先进陶瓷的烧结过程包括将陶瓷粉末颗粒加热到低于其熔点的高温。
这将导致颗粒相互扩散和粘合。
因此,材料变得更致密、更坚固。
随着颗粒的汽固界面减小,表面能也随之降低,从而推动了这一过程。
在烧结过程中,初始 "生坯 "中的孔隙会减少或闭合,从而提高机械性能。
什么是先进陶瓷的烧结过程?5 个关键步骤说明
1.加热和扩散
在烧结过程中,陶瓷粉末被加热到略低于其熔点的温度。
这一温度至关重要,因为它能使颗粒软化和扩散,而不会液化。
原子在颗粒边界的移动促进了扩散过程。
这有助于粉末固结成固体块。
2.降低表面能
烧结背后的驱动力是表面能的降低。
当颗粒结合在一起时,总表面积会减小。
这就降低了与颗粒间界面相关的能量。
能量的降低促使颗粒结合得更紧密。
3.致密化和消除孔隙
最初,陶瓷粉末密实体(绿色体)含有大量孔隙。
随着烧结过程的继续,这些气孔要么明显缩小,要么被完全消除。
这个消除气孔的过程对致密化至关重要。
致密化可提高陶瓷材料的机械强度、导热性和其他性能。
4.技术和变化
针对特定类型的陶瓷有各种烧结技术。
例如,先进的非氧化物技术陶瓷通常需要在稳定气氛中精确控制高温烧结。
此外,还开发了高压烧结、自蔓延高温合成(SHS)、微波烧结等技术,以提高烧结过程的效率和质量。
这些方法有助于实现全密度、细化晶粒尺寸和消除残留孔隙,而这些对于高性能陶瓷材料来说至关重要。
5.收缩和绿色密度
先进陶瓷在烧结过程中通常会收缩 20-25%。
在成型阶段获得良好、均匀的绿色密度对于确保烧结过程中收缩的可控性和均匀性至关重要。
总之,先进陶瓷的烧结过程是一个关键步骤,通过控制加热和扩散,将松散的粉末转化为致密、坚固和耐用的材料。
烧结技术的选择和工艺参数的精确控制对于优化最终陶瓷产品的性能至关重要。
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