在盡可能低的溫度下制備陶瓷是可以降低能耗,使產(chǎn)品成本降低。低溫?zé)Y(jié)方法主要有引入添加劑、壓力燒結(jié),使用易于燒結(jié)的粉料等方法。
(1)引入添加劑
這種方法根據(jù)添加劑作用機(jī)理可分為如下兩類(lèi):添加劑的引入使晶格空位增加,易于擴(kuò)散,使燒結(jié)速率加快;添加劑的引入使液相在較低的溫度下生成,出現(xiàn)液相后晶體能作黏性流動(dòng),促進(jìn)了燒結(jié)。當(dāng)不存在液相時(shí),陶瓷粉料通常是通過(guò)擴(kuò)散傳質(zhì)而燒結(jié)的。實(shí)際上,理想晶體是不存在的,晶體總是存在一定數(shù)量的空位,頸部的空位濃度高,其他部分的空位濃度低,空位濃度梯度的存在,導(dǎo)致空位濃度高的部分(通常兩顆粒的接觸處一頸部)向空位濃度低的部分?jǐn)U散,而質(zhì)點(diǎn)(離子)向相反方向擴(kuò)散,使物料燒結(jié)。引入的添加劑固溶于主晶相,空位就增加,促進(jìn)了擴(kuò)散,使物料易于燒結(jié),如化Al203中添加TiO?、MgO、MnO等后,就顯著地促進(jìn)了燒結(jié)。當(dāng)添加劑引入后可以在較低的溫度下生成液相,出現(xiàn)液相后晶體能作黏性(以顆粒為單位的遷移)流動(dòng),促進(jìn)了燒結(jié)。如Si3 N4中添加MgO、Y?O?、Al?O?等均可加快燒結(jié)速率。
總之,添加劑能使材料顯示出新的功能,提高強(qiáng)度、抑制晶粒成長(zhǎng)、促進(jìn)燒結(jié)等。
陶瓷低溫?zé)Y(jié)
(2)使用易于燒結(jié)的粉料
易于燒結(jié)粉料的制備方法大致分為通用粉料制備工藝和特殊粉料制備方法,他們的區(qū)別主要是制備工藝過(guò)程的差異。這里所指的制備工藝過(guò)程是母鹽的化學(xué)組成、母鹽的制備條件、煅燒條件、粉碎條件等。由于這些工藝過(guò)程的變化,使制備的陶瓷粉料的燒結(jié)性發(fā)生微妙的變化。如用四異丙醇鈦為原料制得的TiO?粉體平均顆粒度為0.08μm,燒結(jié)后材料密度達(dá)到理論密度的99%。燒成體的晶粒大小約0.15μm,燒結(jié)溫度為800℃,比用傳統(tǒng)工藝制備的TiO?粉料燒結(jié)溫度降低500~600℃(通常TiO?的燒結(jié)溫度為1300~1400℃);用四乙醇鈦為原料,合成的Ti02粉體的平均粒度為0.3μm,燒結(jié)后材料密度為理論密度的99%,燒成體的晶粒大小約1.2μm,燒結(jié)溫度為1050℃。總之,隨著粉末顆粒的微細(xì)化,粉體的顯微結(jié)構(gòu)和性能將會(huì)發(fā)生很大的變化,尤其是對(duì)亞微米一納米級(jí)的粉體來(lái)說(shuō),它在內(nèi)部壓力、表面活性、熔點(diǎn)等方面都會(huì)有意想不到的性能。因此易于燒結(jié)的粉料在燒結(jié)過(guò)程中能加速動(dòng)力學(xué)過(guò)程、降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時(shí)間。
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總之,添加劑能使材料顯示出新的功能,提高強(qiáng)度、抑制晶粒成長(zhǎng)、促進(jìn)燒結(jié)等。
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(2)使用易于燒結(jié)的粉料
易于燒結(jié)粉料的制備方法大致分為通用粉料制備工藝和特殊粉料制備方法,他們的區(qū)別主要是制備工藝過(guò)程的差異。這里所指的制備工藝過(guò)程是母鹽的化學(xué)組成、母鹽的制備條件、煅燒條件、粉碎條件等。由于這些工藝過(guò)程的變化,使制備的陶瓷粉料的燒結(jié)性發(fā)生微妙的變化。如用四異丙醇鈦為原料制得的TiO?粉體平均顆粒度為0.08μm,燒結(jié)后材料密度達(dá)到理論密度的99%。燒成體的晶粒大小約0.15μm,燒結(jié)溫度為800℃,比用傳統(tǒng)工藝制備的TiO?粉料燒結(jié)溫度降低500~600℃(通常TiO?的燒結(jié)溫度為1300~1400℃);用四乙醇鈦為原料,合成的Ti02粉體的平均粒度為0.3μm,燒結(jié)后材料密度為理論密度的99%,燒成體的晶粒大小約1.2μm,燒結(jié)溫度為1050℃。總之,隨著粉末顆粒的微細(xì)化,粉體的顯微結(jié)構(gòu)和性能將會(huì)發(fā)生很大的變化,尤其是對(duì)亞微米一納米級(jí)的粉體來(lái)說(shuō),它在內(nèi)部壓力、表面活性、熔點(diǎn)等方面都會(huì)有意想不到的性能。因此易于燒結(jié)的粉料在燒結(jié)過(guò)程中能加速動(dòng)力學(xué)過(guò)程、降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時(shí)間。
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本文“陶瓷低溫?zé)Y(jié)的兩種方法”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2017-05-20 14:23:12
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