陶瓷材料的升华--烧结
发布时间 :2020-10-21       内容来源 :       总点击数 :

      陶瓷在没有经过高温致密化之前,还是坯体的时候就仿佛刚降生的天鹅,其貌不扬的丑小鸭来形容它最贴切了。因为丑小鸭没有华丽洁白的翎羽,也没有修长的脖颈,更没有强壮的翅膀,就像坯体不存在有些陶瓷的雪白的外观,坯体也没有强度、耐火度。而这些性质都是烧结带来的,所以我认为材料的蜕变最重要的过程就是烧结。
      所以我们就来讨论讨论陶瓷的烧结过程中都经历了什么,才会“性情大变”。陶瓷的烧结主要有固相烧结和液相烧结,大部分陶瓷制品的烧结过程都是既存在固相烧结又存在液相烧结,烧结过程说白了就是颗粒重排、气孔填充和晶粒生长。以95氧化铝瓷的烧结为例,在1540℃左右,生成氧化钙-三氧化二铝-二氧化硅复合低共熔物,也就是1540℃左右硅钙铝组合在一起就会变成液体,有一定黏度的液体在烧结中的作用就叫液相烧结。液相烧结三步走,液相形成、粘滞流动和溶解再沉淀。简单来说就是达到一定温度后,温度低的材料先熔融变成液体,也可以是氧化物也可以是多元素共熔物,然后液相出现后会促进材料颗粒的重排和晶粒的长大,氧化铝制品呢就是刚玉晶体生长,在刚玉晶体生长过程中,消耗掉坯体中大量的氧元素和铝元素并重新排列成刚玉晶体,这个过程中晶粒之间的空隙减小从而变成致密的氧化铝制品。当然如果没有硅钙铝形成液相,高纯的氧化铝也可以烧结成致密的刚玉制品,没有液相参与,单纯靠超高的温度使晶体界面扩散这就是固相烧结。固相烧结需要的能耗比液相烧结高的多,所以高纯、高强的陶瓷反而是固相烧结为主,因为引入液相降低能耗也降低了性能反而得不尝失。
      总结一下,烧结之所以能获得更好的性能,主要是因为烧结过程让陶瓷材料从松散组合的一个个点变成和你中有我,我中有你的整体,在我们需要的温度下,不同元素的互相影响生成一个个新的晶体,这个晶体表现的主要性质就是我们看到的性质。烧结是一个蜕变,一个能量的转换,一次材料的升华。

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