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陶瓷工藝燒結爐的燒結方式(上)
2023-05-12
1、常規燒結:

一般采用常規加熱方式,在傳統電爐中進行,是目前陶瓷材料生產中最常采用的燒結方法。

由于純的陶瓷材料有時很難燒結,所以性能允許的條件下,通常引入一些燒結助劑,以期形成部分低熔點的固溶體、玻璃相或其他液相,促進顆粒的重排和粘性流動,從而獲得致密的產品,同時也可以降低燒結溫度。

盡可能的降低粉末粒度也是促進燒結的重要措施之一。因為粉末越細,表面能越高,燒結越容易。對于普通性能要求的陶瓷材料及制品,常規燒結是最方便、經濟的燒結方法。


2、熱壓燒結

熱壓燒結采用專門的熱壓機,在高溫下單相或雙相施壓完成。溫度與壓力的交互作用使顆粒的粘性和塑性流動加強,有利于坯件的致密化,可獲得幾乎無孔隙的制品,同時燒結時間短,溫度低,晶粒長大受到抑制,產品性能得到提高。

但是熱壓燒結只能制造形狀簡單的制品,同時熱壓燒結后微觀結構具有各向異性,導致使用性能也具有各向異性,限制了其使用范圍。


3、熱等靜壓燒結

熱等靜壓工藝是一種以氬氣等惰性氣體為傳壓介質,將制品放置到密閉的容器中,在一定溫度和壓力的共同作用下,向制品施加各向同等的壓力,對制品進行壓制燒結處理的技術,由于熱等靜壓燒結技術對包套材料及技術要求較高,因此通常用于制造形狀簡單的產品且生產效率低,但利用熱等靜壓燒結氣壓燒結過的陶瓷制品,則不需要包套。

熱等靜壓燒結的產品密度均勻,機械性能優異,且各向同性,是高性能陶瓷制品的常用燒結方法。采用無包套熱等靜壓燒結工藝,坯體不受形狀影響,特別適合復雜形狀零件。


4、微波燒結

微波加熱不同于常規加熱模式,它是利用微波電磁場中陶瓷材料的介質損耗而使材料至燒結溫度從而實現陶瓷的燒結及致密化。微波燒結時材料吸收微波轉為材料內部分子的動能和勢能,使材料整體加熱均勻,內部溫度梯度小,熱應力小,加熱和燒結速度快??蓪崿F低溫快速燒結,顯著提高陶瓷材料的力學性能。

由于大多數陶瓷材料對微波具有良好的透過度,因此微波加熱是均勻的。但在實際加熱過程中,樣品表面有散熱,如果沒有合適的保溫裝置,則加熱體內外溫差極大,可能導致樣品燒結的不均勻,所以要合理設計保溫層,盡量減少熱量損失。


5、超高壓燒結

利用超高壓制備透明陶瓷的最常見方法是將高純粉末原料在超高壓(超過1GPa)下直接燒結成塊狀陶瓷。由于超高壓環境可以抑制晶粒生長,降低燒結溫度,因此如果初始材料為納米粉末,就能得到納米結構的透明陶瓷。這種方法的優點在于燒結時間短、燒結溫度低、晶粒大小可控,并且所得樣品高度致密,透光性能優異,是一種很有應用潛力的制備手段。


6、微波等離子體燒結
微波等離子體燒結與常規燒結相比,在相同的條件下能夠降低燒結溫度200℃,并且燒結速度快、晶粒尺寸小、機械強度高。微波等離子體燒結促進致密化的一個原因是快速升溫,快速升溫減少了因表面擴散而引起的晶粒長大,為體積擴散和晶界擴散提供了較強的驅動力和較短的路程,從而降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度并且使晶粒細化。


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