Για τα προηγμένα κεραμικά, οι διάφορες ιδιότητές τους εξαρτώνται όχι μόνο από τη χημική σύνθεση του υλικού αλλά και από τη μικροδομή του υλικού. Γενικά, η χημική σύσταση ενός υλικού είναι σταθερή, ενώ η μικροδομή του μπορεί να αλλοιωθεί μέσω πυροσυσσωμάτωσης.
Ορισμός της πυροσυσσωμάτωσης
Η πυροσυσσωμάτωση είναι η διαδικασία κατά την οποία μια συμπιεσμένη σκόνη, όταν θερμανθεί σε μια ορισμένη θερμοκρασία (κάτω από το σημείο τήξης του υλικού), αρχίζει να συρρικνώνεται και μετατρέπεται σε ένα πυκνό, ισχυρό πυροσυσσωματωμένο σώμα. Η πυροσυσσωμάτωση είναι ένα κρίσιμο βήμα στην κατασκευή προηγμένων κεραμικών και η απόδοση του κλιβάνου πυροσυσσωμάτωσης έχει καθοριστική επίδραση στην ποιότητα του τελικού προϊόντος.
Διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης Κεραμικών Πράσινων Σωμάτων
Πράσινο σώμα:Το κεραμικό πράσινο σώμα αποτελείται από σωματίδια σε σημείο επαφής μεταξύ τους.
Πρώιμο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης:Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης σε υψηλή-θερμοκρασία, το υλικό γεμίζει τους λαιμούς και τους πόρους μεταξύ των σωματιδίων, με αποτέλεσμα οι λαιμοί να μεγαλώνουν σταδιακά. Οι εκτεταμένες διεπαφές επαφής μεταξύ των σωματιδίων οδηγούν σε συνεχή συρρίκνωση και μείωση των πόρων στο συντηγμένο προϊόν, αυξάνοντας έτσι την πυκνότητα. Μικροί απομονωμένοι πόροι παραμένουν στις διασταυρώσεις κόκκων και η πραγματική πυκνότητα του πυροσυσσωματωμένου σώματος φτάνει πάνω από το 90% της θεωρητικής πυκνότητας.
Τελευταίο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης:Το υλικό στα όρια των κόκκων διαχέεται συνεχώς στους πόρους, αυξάνοντας περαιτέρω την πυκνότητα του κεραμικού υλικού. Η ομοιόμορφη ανάπτυξη κόκκων προκαλεί τη μετανάστευση των πόρων μαζί με τα όρια των κόκκων μέχρι να ληφθεί ένα πολύ πυκνό κεραμικό υλικό. Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των κόκκων στο όψιμο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης, ο ρυθμός μετανάστευσης των ορίων των κόκκων μπορεί να υπερβεί τον ρυθμό μετανάστευσης των πόρων, με αποτέλεσμα οι πόροι να διαχωριστούν από τα όρια των κόκκων και στη συνέχεια να παγιδευτούν μέσα στους κόκκους.
Πρέπει να σημειωθεί ότι κατά τη σύντηξη προηγμένων κεραμικών, οι πόροι στο πράσινο σώμα μειώνονται σταδιακά και τα πρόσθετα συστατικά εξαφανίζονται. Καθώς προχωρά η πυροσυσσωμάτωση, βελτιώνεται η αντοχή συγκόλλησης μεταξύ των σωματιδίων και η συνολική μηχανική αντοχή του προηγμένου κεραμικού υλικού.
Ταξινόμηση Φούρνων Πυροσυσσωμάτωσης Κεραμικών
Για την απόκτηση κεραμικών υλικών με εξαιρετικές ιδιότητες, είναι απαραίτητο να επιλεγεί ο κατάλληλος τύπος κλιβάνου πυροσυσσωμάτωσης και οι παράμετροι, καθώς και η σωστή λειτουργία και συντήρηση του κλιβάνου.
(1) Ταξινόμηση κατά συνθήκες πίεσης (πιο συνηθισμένες)
(Σημείωση: Το αρχικό κείμενο παραθέτει έναν πίνακα κάτω από αυτό το σημείο, αλλά το περιεχόμενο του πίνακα δεν παρέχεται. Εδώ μεταφράζεται μόνο η επικεφαλίδα.)
(2) Ταξινόμηση με μέθοδο θέρμανσης
① Αντίσταση-θερμαινόμενος φούρνος:Πιο συχνά χρησιμοποιούμενα? Τα θερμαντικά στοιχεία περιλαμβάνουν MoSi2, SiC, γραφίτη κ.λπ. η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους 1800–2200 βαθμούς.
② Επαγωγικός-θερμασμένος φούρνος:Χρησιμοποιεί θέρμανση ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. γρήγορη θέρμανση, υψηλή απόδοση. κατάλληλο για αγώγιμα υλικά ή κεραμικά που περιέχουν αγώγιμη φάση.
③ Κλίβανος πυροσυσσωμάτωσης μικροκυμάτων:Χρησιμοποιεί το ογκομετρικό αποτέλεσμα θέρμανσης των μικροκυμάτων, δημιουργώντας θερμότητα μέσα από τα μόρια του υλικού για να επιτύχει γρήγορη, ομοιόμορφη θέρμανση. Ανάλογα με τη μορφή εφαρμογής μικροκυμάτων, αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει πυροσυσσωμάτωση θέρμανσης με μικροκύματα, πυροσυσσωμάτωση πλάσματος μικροκυμάτων κ.λπ.
④ Κλίβανος πυροσυσσωμάτωσης πλάσματος σπινθήρα (SPS):Χρησιμοποιεί παλμικό υψηλό-ρεύμα που διέρχεται μέσα από σωματίδια σκόνης για τη δημιουργία πλάσματος εκκένωσης, επιτυγχάνοντας εξαιρετικά-ταχεία, χαμηλή-θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης κάτω από ένα στιγμιαίο πεδίο υψηλής-θερμοκρασίας και υψηλής-πίεσης. Χρησιμοποιείται ευρέως στην έρευνα υλικών και στην παραγωγή νέων κραμάτων, σύνθετων υλικών και λειτουργικά διαβαθμισμένων υλικών.
(3) Ταξινόμηση ανά μέθοδο παραγωγής
① Κλίβανοι παρτίδας (καμίνι σιγαστήρα, κλίβανοι κουτιού, φούρνοι καμπάνας):Κατάλληλο για παραγωγή μικρής-παρτίδας, πολλών-ποικιλιών. υψηλή ευελιξία.
② Συνεχείς κλίβανοι (κυλινδρικοί κλίβανοι, κλίβανοι ώθησης, κλίβανοι σήραγγας):Κατάλληλο για-βιομηχανική παραγωγή μεγάλης κλίμακας. υψηλή απόδοση και καλή συνέπεια.
③ Κλίβανοι ειδικού-σκοπού (φούρνοι LTCC, οδοντιατρικοί κεραμικοί κλίβανοι, κεραμικοί κλίβανοι τρισδιάστατης εκτύπωσης):Σχεδιασμένοι για συγκεκριμένες διεργασίες, π.χ., οι κλίβανοι LTCC απαιτούν ακριβή αποσύνδεση και έλεγχο από κοινού{2}}πυροδότησης.