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先進陶瓷粉體有哪些特性

粉體的性質對制備先進陶瓷的質量是十分重要的,這里的“質量”除了指產 品性能優(yōu)良與重復性好之外,還包括I:藝性能優(yōu)良且穩(wěn)定性好。為能達到這種理 想狀態(tài).先進陶瓷粉體應具

 氧化鋯陶瓷粉體的性質對制備先進陶瓷的質量是十分重要的,這里的“質量”除了指產 品性能優(yōu)良與重復性好之外,還包括工藝性能優(yōu)良且穩(wěn)定性好。為能達到這種理 想狀態(tài).先進陶瓷粉體應具有如下一些特性。

(1) 化學組成精確
化學組成精確是一個最基本的要求,因為對先進陶瓷而 言.不同化學組成直接決定了產晶的品相和。陛能,若化學組成產生偏離,其結果 將會是面目全非。如PZT壓電陶瓷.當Zr:Ti=52:48時,正是三方相與四方 相的相界,當設計的組成落在四方相區(qū)內,其產品的壓電性能與四方相相對應, 若偏離到三方相區(qū)內.則產品的壓電性能將與設計的要求大不相同,不符合產品 質量的要求;如在SrTiO、j中,SrO過量會使燒結時出現液相.導致二次重結晶, 而TiO2過量則會阻礙燒結。

(2) 化學組成均勻性好
化學組成均勻性好即表示化學組成分布得均勻一 致,如果化學組成分布得不均勻,將會導致局部化學組成的偏離,從而影響粉料 的燒結及制品的性能。因為成分分布的不均勻常造成局部熔點降低,出現液相, 促進晶粒生長,或導致二次重結晶,或局部難以燒結,導致制品的顯微結構的不 均勻。致密度不高,對制品性能將產生不利影響.從而遣成陶瓷產品的性能下 降,重復性與一致性變差。

(3) 純度高

純度高要求粉體中雜質含量要低,特別是有害的雜質含量要盡 可能的低,因為雜質的存在將會影響到粉體的丁藝性能和產品的物理性能。為了 保證粉體的純度,首先在選用原材料時,就應該嚴格控制;其次在制備過程中, 應盡量避免有害雜質的引入。粉體的化學成分關系到先進陶瓷的各項性能是否能 夠得到保證。材料中含雜質的情況,對燒結過程也有不同程度的影響。盡管雜質 不一定都有害,但對粉料通常都有一個純度的要求.對于純度不夠的粉料應忌用 或慎用。但需指出,對原料的純度也應有合理的要求,不能盲目追求不必要的純 度,而造成經濟上的浪費,在滿足產品性能的前提下盡量采用價格低廉的原料. 對于雜質要作具體分析,有的不僅無害,反而是有益的。例如有些雜質能與主成 分形成低共熔物而促進燒結;有Ⅲ、V族或Ⅱ、Ⅵ族雜質能作離子價補償而提高 電氣性能等。這正是采用不同批量而相同純度的原料,往往卻得不到相同性能產 品的主要原因。當更換碳化硅陶瓷原料批號或產地時,除應注意其純度外,還應注意雜質類 型與含量,分析可能對產品產生的影Ⅱ向.并通過小批量試驗而加以證實。

陶瓷探頭支撐
陶瓷探頭支撐





(4) 適當小的顆粒尺寸
粉體顆粒尺寸的大小是決定其燒緒性能的重要因 素,在一定的燒結溫度下,燒結速率與顆粒大?。ㄈ珙w粒半徑)的某一次方成反 比,所以顆粒大小常常決定了粉料的燒結性能。粒度越細、結構越不完整,其活 性(不穩(wěn)定性、可燒結性)越大,不但可降低燒成溫度,而且還可展寬燒結溫度范圍,越利于燒結的進行。

(5)顆粒呈球狀且尺寸均勻單一
粉體顆粒最理想的外形應是球形,因為球 形顆粒粉體的流動性好,顆粒堆積密度高(理論計算值為74%).氣孔分布均 勻,從而在成型與燒結致密化過程中,可對晶粒的生長和氣}L的排除與分布進行 有效的控制,以獲得顯微結構均勻、性能優(yōu)良、一致性好的產品。此外,粉體顆 粒尺寸應均勻單一,因為顆粒尺寸差別大的粉料,燒結后顆粒較大的區(qū)域往往不 致密,并且大顆粒常常會成為二次重結晶的核,導致個別晶粒的異常長大,從而 嚴重地影響到顯微結構和產品的性能。因此,顆粒尺寸的差別越小越好,最理想 的是所有顆粒具有同一尺寸,即所謂的陶瓷環(huán)單尺寸顆粒,這樣的粉料如不團聚,其成 型性能好,得到的素坯顯微結構均勻,密度高,氣}L尺寸分布單一,從而使其在 致密化過程中,可對顯微結構的發(fā)展達到有效的控制。實際上,粉體顆粒尺寸均 勻單一的要求是很難達到的,只能在顆粒分布曲線上,使其顆粒尺寸分布非常狹 窄,也就是說,只能達到近似地均勻單一。

(6)分散性好無團聚
理想的粉體應該是由單個的一次顆粒組成,不能有團 聚體存在。所謂“一次顆粒”是指粉體中最基本的顆粒。而團聚體則是指粉料中 一定數量的一次顆粒,由于備種力的相互作用(如靜電力、范德瓦耳斯力、液體 存在于顆粒間形成的毛細管力等),相互之間形成一定強度的鍵;或由于在煅燒 過程中,在表面張力作用下,通過擴散在顆粒間形成瓶頸而使顆粒間以固相橋相 連接,而形成一定大小的二次顆粒。通常由于靜電力、范德瓦耳斯力等引起的顆 粒的團聚,顆粒間的鍵較弱,其團聚體的強度也較低,在成型過程中,一定的壓 力可將這種團聚體破碎;而由于粒子互相擴散,顆粒間形成固體橋的團聚體,其 強度比較高,成型不易被破碎,需要用比較強烈的手段,如加入分散劑、球磨、 強超聲處理等,方可予以破碎。前者成為軟團聚體,后者為硬團聚體,這兩種小 同性質的團聚體,它們內部顆粒鍵合情況不同,軟團聚體內顆粒接觸較弱,容易 被破壞而分散為一次顆粒,而硬團聚體內顆粒間形成固體橋聯,比較難被破壞; 因而無團聚體或閉聚體較少的粉體,被視為分散陀好的粉體。

以上對粉體提出的委求,是理想化的.有嶼要求是相互制約的,實際上很難 完全達到.如粉料過細·容易吸附雜質,易團聚等。在實踐中.人們只能不斷創(chuàng) 新與改進粉體制備技術與方法,以努力去接近這牡理想化的要求并在復雜的相 互制約中尋找其平衡點。這里應該強調說明,對于小同的陶瓷零件陶瓷材料,由T各具特 殊性.則對其粉體的性能要求也應有所側重,如對一些功能陶瓷如BaTi3、 PLZT等,由于對性能的要求偏重于它們的鐵電、壓電性,所以對粉料的化學和 結構特性的要求較高;而對一曲結構陶瓷,如四方相YTZP、Si3N4,等,其力學 性能是最主要的,故對粉料要求偏重于其物理性能和結構性質。


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本文“先進陶瓷粉體有哪些特性”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2022-12-20 09:03:56
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