氧化锆,特别是四方氧化锆多晶体(TZP),在烧结过程中会从单斜晶态转变为多四方晶态,从而表现出半透明性。这种转变可增加颗粒密度、强度和半透明性。在实现氧化锆半透明的过程中,需要对烧结条件进行仔细控制,以尽量减少孔隙率并保持较小的晶粒尺寸。
氧化锆半透明的解释:
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晶体结构转变:
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氧化锆最初为单斜晶体结构,不透明,外观类似白垩。在烧结过程中,通常温度在 1,100°C 至 1,200°C 之间,氧化锆会发生相变,变成多四方晶态。这种转变至关重要,因为它不仅能提高材料的强度和密度,还能显著改善材料的透光性。晶体结构的变化使颗粒排列更加均匀,减少了光散射,从而提高了透明度。烧结技术:
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烧结方法对实现半透明起着至关重要的作用。传统的烧结方法会导致晶粒尺寸增大和孔隙率增加,这两种情况都会影响透明度。不过,高压放电等离子烧结(HP-SPS)等先进技术已被证明能有效生产出半透明氧化锆。HP-SPS 允许在较低温度下快速烧结,有助于保持较小的晶粒尺寸和较低的孔隙率,这对透明度至关重要。
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控制孔隙率和晶粒尺寸:
孔隙率和晶粒大小是影响氧化锆透明度的两个关键因素。较小的晶粒尺寸和较低的孔隙率可减少光的散射,让更多的光线穿过材料。要实现这些最佳特性,必须精确控制烧结条件。例如,HP-SPS 通过高压和快速加热,可有效减少孔隙率并控制晶粒生长,从而提高透光率。
阴影的影响: