Спекание керамики - это процесс, который включает в себя нагрев и иногда давление на керамический материал, что значительно уменьшает его пористость и увеличивает плотность частиц. Этот процесс также улучшает различные свойства, такие как прочность, прозрачность и твердость. Преобразования, происходящие в процессе спекания, могут сильно изменить кристаллическую структуру и физические характеристики материала.
Уменьшение пористости и увеличение плотности частиц:
При спекании керамический материал нагревается до такой степени, что частицы начинают соединяться друг с другом, образуя более плотную структуру. Этот процесс включает в себя диффузию атомов, что позволяет исчезнуть границам раздела между частицами порошка, что приводит к уменьшению общей площади поверхности и пористости. Уменьшение пористости очень важно, поскольку оно не только делает материал более плотным, но и повышает его устойчивость к воде, пятнам и экстремальным температурам.Улучшение свойств материала:
Во время спекания керамический материал претерпевает изменения в своей кристаллической структуре. Например, диоксид циркония имеет моноклинную структуру, а при высоких температурах переходит в политетрагональное состояние. Это превращение повышает прочность, твердость и прозрачность материала. Материал становится настолько твердым, что его трудно резать даже высокоскоростными инструментами. Такое увеличение прочности и твердости очень важно для тех областей применения, где керамика должна выдерживать высокие механические нагрузки.
Усадка и физические изменения:
Спекание также вызывает значительную усадку материала, обычно около 25 % для диоксида циркония. Эта усадка является результатом процесса уплотнения, при котором объем материала уменьшается по мере увеличения его плотности. Физические изменения во время спекания очень глубоки, превращая материал из мелоподобного вещества в плотную, твердую керамику.Контрольные переменные и методы:
Эффективность спекания зависит от нескольких переменных, включая температуру спекания, время и начальный размер зерна материала. Более высокие температуры и более длительное время спекания обычно приводят к лучшему уплотнению. Кроме того, применение давления во время спекания может еще больше сократить время спекания и конечную пористость. Также могут использоваться такие методы, как жидкофазное спекание, при котором для улучшения процесса спекания вводится жидкая фаза.
