陶瓷的烧结方法有哪些?
按传质分类:
固相烧结(只有固相传质)
液相烧结(出现液相)
气相烧结(蒸汽压较高)
按压力分类:常压烧结、压力烧结
按气氛分类:普通烧结、氢气烧结、真空烧结
按反应分类:
固相烧结
液相烧结
气相烧结
活化烧结
反应烧结
特种烧结包括:热压烧结、反应热压烧结、热等静压烧结、微波烧结、超高压烧结、真空(加压)烧结、气氛烧结(气压烧结)、原位加压成型烧结法
烧结时间过长和温度过高都会导致颜色发红。
陶瓷烧结是坯体在高温下致密化过程和现象的总称。
随着温度升高,陶瓷坯体中具有比表面大,表面能较高的粉粒,力图向降低表面能的方向变化,不断进行物质迁移,晶界随之移动,气孔逐步排除,产生收缩,使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。
陶瓷在制作过程中,一定发生化学变化的是烧结阶段。
烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度,然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结,烧结体的强度增加,把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体,从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。
【烧结定义】
在高温下(不高于熔点),陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体,这种现象称为烧结。
【烧结工艺阶段】
1、低温预烧阶段
在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发,压坯内成形剂的分解和排除等。
2、中温升温烧结阶段
此阶段开始出现再结晶,在颗粒内,变形的晶粒得以恢复,改组为新晶粒,同时表面的氧化物被还原,颗粒界面形成烧结颈。
3、高温保温完成烧结阶段
此阶段中的扩散和流动充分的进行和接近完成,形成大量闭孔,并继续缩小,使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少,烧结体密度明显增加。
影响粘土或坯料烧结温度与温度范围的因素有哪些:
一、通过提高Al2O3粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。
二、通过瓷料配方设计掺杂降低瓷体烧结温度
1、与Al2O3形成新相或固溶体的添加剂。
2、烧成中形成液相的添加剂。
三、采用特殊烧成工艺降低瓷体烧结温度
生坯开裂面比较粗糙,炸裂面看起来很光滑。
引起开裂的原因很多,比如材料自身原因,如ZrO2相变并发生体积变化。
粉体太细或颗粒级配不适当可能引起开裂
成型也易引起开裂,比如成型速度过快造成密度分布不均和大量气体残留,成型模具没有倾角也可能造成脱坯时膨胀开裂
烧结升温速度过快容易造成开裂,降温过快则可能引起炸裂
烧结加的成分在高温下收缩(如膨润土);或在降温过程中发生相变而产生体积收缩(如二氧化硅)。
还有就是可能粘结剂选择不合适、成型时压力和保压时间选择不恰当、或者升温速率控制不好等等。
如果里面有胶,排胶过程没有处理好也会导致开裂
1、陶瓷的烧结过程同时发生着物理及化学变化,主要的内容是“结晶”及“晶粒生长”。功能性的陶瓷一般来说其晶粒有一种固定的结构,所谓的化学变化就是让不同的原材料混在一起通过加热,使之“跑”到相应的位置(晶体结构的位置)上。而晶粒会通过“液相传质”及“固相传质”而生长,同时消耗掉周边的原材料或小晶粒,这就是烧结中所发生的物理变化。
2、陶瓷的煤结方法会根据不同的需要采取不同的烧结曲线(有些需要控制气氛),烧结的推动力就是促使晶粒萌发及生长的推动力。也就是影响烧结速率的因素。一般地来说,起始晶粒越小,它的生长能力越强,晶粒所处的晶界的边数越不接近六边,其生长能力越强(也就是说六边的是比较稳定的,生长能力不强),当然具体还要看陶瓷的主体结构和具体的配方。
所以烧结的推动力,一是尽量细小的起始粒度,二是高的温度,三是长的保温时间,再有就是添加剂的加入,促使其在烧结过程中液相传质增多,从而加快晶粒的生长。
3、活性是一个模糊概念,就是指材料发生化学反应及物理反应的能力。其影响因素有很多,如平均粒度、预烧温度(邓烧温度高了对粉体的活性有一定的破坏)、杂质的含量、氧化度(一般的陶瓷都是氧化物,所以氧化度影响很重要)……
活性好,反应就容易发生,烧结需要的温度可以低一点,保温时间可以短一点。但是活性太好了,反应特别容易发生,一旦过头了,就会产生“二次再结晶”(也就是说晶粒尺寸超过了我们想要的尺寸)而使陶瓷的性能恶化,所以反应活性必须控制恰当。