Целью спекания керамики является преобразование керамических материалов в более плотные, прочные и долговечные формы путем применения тепла и иногда давления. Этот процесс значительно уменьшает пористость и улучшает различные свойства, такие как прочность, электропроводность, прозрачность и теплопроводность.
Подробное объяснение:
-
Преобразование структуры материала:
-
Во время спекания керамические материалы нагреваются до температуры ниже точки плавления. В результате нагрева частицы соединяются более плотно, образуя более плотную структуру. Например, диоксид циркония, который вначале имеет моноклинную кристаллическую структуру, при температуре от 1100 до 1200 °C переходит в политетрагональное состояние. В результате этого превращения получается чрезвычайно твердый и прочный материал с улучшенной светопроницаемостью.Уменьшение пористости:
-
В процессе спекания происходит уменьшение или закрытие пор в керамическом материале. Уменьшение пористости имеет решающее значение, поскольку приводит к созданию материала с более высокой плотностью и лучшими механическими свойствами. Движущей силой такого уплотнения является уменьшение площади поверхности и поверхностной свободной энергии, которое происходит по мере того, как граница раздела "твердое тело - пар" заменяется границей раздела "твердое тело - твердое тело".
-
Улучшение свойств:
-
Спекание не только уменьшает пористость, но и улучшает другие свойства керамического материала. Например, оно может повысить прочность, электропроводность, прозрачность и теплопроводность. Эти улучшения очень важны для функциональности и долговечности керамических изделий. В некоторых случаях спекание может быть направлено на сохранение определенных свойств, например, газопоглощающей способности, что полезно в таких областях применения, как фильтры или катализаторы.Усадка и окончательное формование:
При спекании обычно происходит значительная усадка материала, которая может достигать 25 % в случае диоксида циркония. Эта усадка - критический аспект процесса, которым необходимо тщательно управлять, чтобы конечный продукт соответствовал требуемым характеристикам. Процесс спекания можно сочетать с другими воздействиями, такими как давление или электрические токи, для дальнейшего улучшения свойств и формы материала.
