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陶瓷材料的升華--燒結
發布時間 :2020-10-21       內容來源 :       總點擊數 :

      陶瓷在沒有經過高溫致密化之前,還是坯體的時候就仿佛剛降生的天鵝,其貌不揚的丑小鴨來形容它最貼切了。因為丑小鴨沒有華麗潔白的翎羽,也沒有修長的脖頸,更沒有強壯的翅膀,就像坯體不存在有些陶瓷的雪白的外觀,坯體也沒有強度、耐火度。而這些性質都是燒結帶來的,所以我認為材料的蛻變最重要的過程就是燒結。
      所以我們就來討論討論陶瓷的燒結過程中都經歷了什么,才會“性情大變”。陶瓷的燒結主要有固相燒結和液相燒結,大部分陶瓷制品的燒結過程都是既存在固相燒結又存在液相燒結,燒結過程說白了就是顆粒重排、氣孔填充和晶粒生長。以95氧化鋁瓷的燒結為例,在1540℃左右,生成氧化鈣-三氧化二鋁-二氧化硅復合低共熔物,也就是1540℃左右硅鈣鋁組合在一起就會變成液體,有一定黏度的液體在燒結中的作用就叫液相燒結。液相燒結三步走,液相形成、粘滯流動和溶解再沉淀。簡單來說就是達到一定溫度后,溫度低的材料先熔融變成液體,也可以是氧化物也可以是多元素共熔物,然后液相出現后會促進材料顆粒的重排和晶粒的長大,氧化鋁制品呢就是剛玉晶體生長,在剛玉晶體生長過程中,消耗掉坯體中大量的氧元素和鋁元素并重新排列成剛玉晶體,這個過程中晶粒之間的空隙減小從而變成致密的氧化鋁制品。當然如果沒有硅鈣鋁形成液相,高純的氧化鋁也可以燒結成致密的剛玉制品,沒有液相參與,單純靠超高的溫度使晶體界面擴散這就是固相燒結。固相燒結需要的能耗比液相燒結高的多,所以高純、高強的陶瓷反而是固相燒結為主,因為引入液相降低能耗也降低了性能反而得不嘗失。
      總結一下,燒結之所以能獲得更好的性能,主要是因為燒結過程讓陶瓷材料從松散組合的一個個點變成和你中有我,我中有你的整體,在我們需要的溫度下,不同元素的互相影響生成一個個新的晶體,這個晶體表現的主要性質就是我們看到的性質。燒結是一個蛻變,一個能量的轉換,一次材料的升華。

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