氧化鋯陶瓷材料的性能取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu),只有改變了氧化鋯陶瓷材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能達(dá)到改變或控制氧化鋯陶瓷材料性能的目的,而氧化鋯陶瓷材料的制備和加工工藝常常對(duì)材料的性能起著決定性的作用。材料的結(jié)構(gòu)、制備加工工藝與性能之間的關(guān)系四面體表示,四面體的各頂點(diǎn)為成分組織結(jié)構(gòu)、制備合成/加工工藝、材料的固有性能和使用性能。在先進(jìn)陶瓷制備過(guò)程中,在諸多影響陶瓷制品性能的因素中,陶瓷粉料的品質(zhì)具有決定性的作用。
氧化鋯陶瓷粉料的顆粒大小決定了它的應(yīng)用范圍,不同行業(yè)對(duì)粉料顆粒大小的要求也不一樣。如土木、水利等行業(yè)所用的粉料,其顆粒的粒徑一般在lcm以上;冶金、火藥、食品等部門(mén)則用粒徑為40Um~1cm的粉料;玻璃工業(yè)所用粉料的粒徑為O·15~()·8mm;水泥行業(yè)的粉料粒徑為0.08~0.2nlrTl;耐火材料的原料粉的粒徑為0·088mm以下;陶瓷生產(chǎn)所用的粉料更細(xì),大約在0.06mm以下;最近幾年研究很熱的納米材料,其粉料的粒徑僅幾納米至幾十納米。由此可見(jiàn)粉體制備技術(shù)的重要性。
氧化鋯陶瓷粉體主要通過(guò)以下幾個(gè)方面影響材料的性能。
(1)純度粉體中雜質(zhì)的存在會(huì)大大影響制品的性能,如非氧化物陶瓷粉料中的含氧量會(huì)嚴(yán)重影響材料的高溫性能,功能陶瓷中某些微量雜質(zhì)將會(huì)大大改善或惡化其性能,如堿金屬氧化物(Naz()等)會(huì)降低陶瓷的電絕緣性。
(2)粒度粉末粒度對(duì)燒結(jié)過(guò)程和制品的性能有很大的影響。由于燒結(jié)的推動(dòng)力是顆粒的表面能。在一定的燒結(jié)溫度下。粉末越細(xì),表面能越大,燒結(jié)速率也越快。另一方面,如果原料很細(xì),表面活性大,燒結(jié)時(shí)擴(kuò)散路徑短,而且晶界多,這樣就會(huì)促進(jìn)氣孔擴(kuò)散,致密化速度增快,超細(xì)粉末在較低的溫度下就可以燒結(jié),從而可獲得高密度、細(xì)粒度的陶瓷材料。但是,粉料過(guò)細(xì),往往也會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題,如顆粒越細(xì),粉術(shù)團(tuán)聚現(xiàn)象越嚴(yán)重。此外,還會(huì)導(dǎo)致粉體堆積密度低,成型困難。
(3)形貌燒結(jié)時(shí)如果粒徑相差很大,會(huì)造成品粒異常長(zhǎng)大,這種缺陷會(huì)嚴(yán)重影響材料的性能,而粒徑分布窄的球形或等軸狀陶瓷粉體可以避免這些缺陷的產(chǎn)生。
(4)結(jié)晶形態(tài)由于不同結(jié)晶形態(tài)的粉體致密化行為不同,或?qū)Y(jié)后陶瓷材料結(jié)晶形態(tài)的要求不同等原因,往往要求粉料為某種特定的結(jié)晶形態(tài)。如對(duì)Si3N4粉料就要求a相越多越好。
(5)團(tuán)聚狀況團(tuán)聚體將導(dǎo)致成型體密度的不均勻性,燒結(jié)時(shí)團(tuán)聚體優(yōu)先于其它顆粒致密化,使陶瓷性能變差,因而不能獲得高均勻、高致密的陶瓷材料。因此,高技術(shù)陶瓷要求粉體不含或少含團(tuán)聚體,特別是硬團(tuán)聚體。
以上對(duì)氧化鋯陶瓷粉體提出的要求,是理想化的,實(shí)際上很難完全達(dá)到,有些要求有時(shí)相互制約,人們只能在實(shí)踐中,不斷創(chuàng)新與改進(jìn)粉體制備技術(shù)與方法,努力去接近這些理想化的要求,并在復(fù)雜的相互制約中尋找其平衡點(diǎn)。因此,學(xué)習(xí)和掌握好特種陶瓷粉體的特性,并在此基礎(chǔ)上有目的地進(jìn)行粉體制備和粉體性能調(diào)控、處理是獲得優(yōu)良特種陶瓷制品的重要前提。
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本文“氧化鋯陶瓷材料制備技術(shù)對(duì)性能的影響”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2022-12-20 08:58:35
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