Температура спекания существенно влияет на твердость материалов, в первую очередь за счет воздействия на процесс уплотнения и трансформации кристаллических структур. Более высокие температуры спекания обычно приводят к увеличению твердости за счет лучшего сцепления частиц и уменьшения пористости.
Уплотнение и сцепление частиц:
Во время спекания температура играет решающую роль в движении атомов, которые диффундируют через границы частиц, сплавляя их вместе. Этот процесс, известный как денсификация, приводит к уменьшению пористости и увеличению плотности материала. При повышении температуры спекания скорость диффузии атомов ускоряется, что способствует более эффективному сцеплению частиц и приводит к получению более плотного и твердого материала. Например, при спекании диоксида циркония при повышении температуры до 1100-1200 °C материал переходит из моноклинного в политетрагональное кристаллическое состояние, что значительно повышает его твердость и прочность.Трансформация кристаллических структур:
Температура спекания также влияет на трансформацию кристаллической структуры материала, что непосредственно влияет на его механические свойства. Например, переход диоксида циркония из моноклинной в политетрагональную структуру при более высоких температурах повышает его твердость и прочность. Аналогично, в нитриде кремния превращение α-SI3N4 в β-SI3N4 происходит под влиянием процесса спекания, что сказывается на твердости. Если оптимизировать время и температуру спекания, можно добиться максимальной твердости материала, как видно из сравнения одноступенчатого и двухступенчатого процессов спекания, где последний достигает более высокой твердости благодаря лучшему контролю над условиями спекания.
Влияние условий спекания:
