Эффект спекания керамики заключается, прежде всего, в уменьшении пористости и улучшении различных свойств, таких как прочность, электропроводность, прозрачность и теплопроводность. Этот процесс включает в себя консолидацию керамических частиц под воздействием тепла и иногда давления, что приводит к получению более плотного и прочного материала.
Уменьшение пористости:
Во время спекания диффузия атомов приводит к исчезновению границы раздела между частицами порошка, образуя шейку и в конечном итоге устраняя мелкие поры. Это уплотнение происходит за счет снижения общей свободной энергии вследствие уменьшения площади поверхности и поверхностной свободной энергии. Замена границы раздела "твердое тело - пар" на границу "твердое тело - пар" снижает энергетическое состояние материала. Этот процесс более эффективен при меньших размерах частиц из-за больших изменений энергии, связанных с меньшими радиусами кривизны.Улучшение свойств материала:
Область связывания, связанная с размером частиц, имеет решающее значение для таких свойств, как прочность и проводимость. Спекание консолидирует порошковую структуру материала, что приводит к уменьшению пористости и увеличению плотности. Этой консолидации способствуют высокие температуры, и она может быть дополнительно усилена присутствием жидкой фазы во время спекания. Например, диоксид циркония в процессе спекания переходит из моноклинного в политетрагональное кристаллическое состояние, что значительно повышает его плотность, прочность и светопроницаемость.
Контрольные переменные:
Ключевыми переменными, контролируемыми в процессе спекания, являются температура и начальный размер зерна, поскольку давление пара зависит от температуры. Применение давления может сократить время спекания и уменьшить пористость, хотя при определенных технологиях и материалах возможно и спекание без давления.
Применение в керамическом производстве:
