烧结能力

日期: 12/01 2025 | 阅读: 61

3倍陶瓷零件烧结能力：

液化气高温窑炉

烧结能力

节能型高温升降式炉

烧结能力

脱脂炉

烧结能力

特种陶瓷烧结的制备工艺：

特种陶瓷的主要制备工艺包括坯体制备、成型和烧结三个步骤。成型完成后，烧结可以控制晶粒的生长，这对材料的性能有着显著的影响。迄今为止，陶瓷烧结技术一直是人们不断突破的领域。

先进陶瓷烧结原理：

烧结是指在高温作用下，生坯通过生坯间的相互粘附和物质转移，消除孔隙、缩小体积、提高强度，最终形成具有一定几何形状和强度的致密化烧结体的过程。从宏观和微观角度观察烧结现象，可以看出，宏观上，烧结后产品的体积缩小，密度增大，强度提高；微观上，孔隙形状发生变化，晶体生长，成分发生变化（掺杂元素）。根据烧结过程的变化，烧结主要分为以下几个阶段：

烧结阶段：

去除粘合剂等：如果石蜡在 250~400 °C 下完全汽化和挥发。

随着烧结温度的升高，原子扩散增强，孔隙减少，颗粒间的接触方式由点接触变为面接触，连通孔隙闭合，颗粒彼此孤立分布。

微小颗粒首先以晶界的形式出现，晶界移动，晶粒变大。

烧结后期：

孔隙消除：晶界上的物质不断扩散到孔隙中，孔隙逐渐被消除。

晶粒生长：晶界移动，晶粒生长。

陶瓷烧结主要分为固相烧结和液相烧结，对应不同的反应机理。液相烧结的反应机理可概括为熔化、重排、溶解-沉淀和孔隙消除。根据烧结体的结构特征，固相烧结机理可分为三个阶段：初始烧结、中期烧结和后期烧结。

预烧结期：在烧结初期，颗粒彼此靠近，不同颗粒间的间接接触通过材料扩散和本体收缩形成颈缩。在此阶段，颗粒内部的晶粒结构基本保持不变，颗粒的形状也基本保持不变。

烧结中期：烧结颈开始生长，原子迁移至颗粒结合表面，颗粒间距缩小，形成连续的孔隙网络。此时烧结体的密度和强度均有所提高。

后期烧结：通常，当烧结体密度达到90%时，烧结进入后期阶段。此时，大部分孔隙已分离，晶界上的物质继续扩散并填充孔隙，随着致密化的进行，晶粒继续长大。在此阶段，烧结体的收缩主要通过小孔隙的消失和孔隙数量的减少来实现，且收缩速度较慢。

工程陶瓷烧结方法：

方法	概念	优势	缺点	应用领域
普通烧结	在常压下对生坯进行烧结。包括加热、保温和冷却。	低成本、易于制造、形状复杂且易于批量生产的产品	产品性能一般，难以完全致密化。	各种材料
热压烧结	在烧结过程中对坯料施加压力可以加速致密化过程。	缩短时间，晶体尺寸小，密度接近理论密度	它不适合生产形状复杂的产品，烧结生产规模小，成本高。	各种材料
气氛烧结	一种在炉内引入特定气体烧结陶瓷体的方法	保护身体免受气体反应。	严谨的氛围	材料需要气体保护
反应烧结	一种通过气相或液相与基体材料反应烧结材料的方法	工艺流程简单，产品可以进行轻微加工或不进行加工，也可以制作复杂形状的产品。	最后，还存在未反应的残留产物，结构不易控制，产物过厚不易完全反应和烧结。	碳化硅和反应烧结氮化硅产品
液相烧结	引入某些添加剂以形成玻璃相或其他液相	产品结构紧凑，烧结温度降低	产品整体性能	各种材料
热等静压烧结	在高压保护气体下进行高温烧结，等静压由高压气体提供。	该产品不受限制，密度接近理论密度，物理和机械性能得到极大改善。	设备投资大、操作复杂、成本高、难以形成大规模自动化生产	高附加值产品
真空烧结	将粉末状物料放入真空炉中进行烧结。	不易氧化，有利于高致密度化。	价格昂贵	粉末冶金产品，硬质合金
波纹烧结	一种利用微波电磁场中材料的介电损耗，将陶瓷加热至烧结温度，从而实现快速致密化烧结的新技术	加热过程中，被加热物体的整个体积同时升温，温度上升迅速且均匀。	谷物生长不易控制。	各种材料
电弧等离子体烧结	利用体加热和表面活化实现材料的超快速致密化烧结	烧结温度低、烧结时间短、单位能耗低、操作简便、煅烧机理特殊、可形成新型结构	昂贵、简单的形状、工艺探索	新型材料，例如纳米陶瓷和纤维增强陶瓷
自我传播烧结	采用精密陶瓷材料，通过材料本身的快速化学放热反应制成。	节能、低成本	样品容易团聚，孔隙很多，反应难以控制。	少量材料
气象沉积	物理方法包括溅射和蒸发沉积。	无需加热即可实现可控纯度	涂覆速度慢，仅适用于薄涂层，价格昂贵，形状简单。	特别苛刻且薄的产品
气象沉积	化学方法是在加热基材时引入反应气体，高温下形成的产物沉积在基材上，形成致密材料。	可制备高密度细晶结构，提高透光率和力学性能	涂覆速度慢，仅适用于薄涂层，价格昂贵，形状简单。	特别苛刻且薄的产品
爆炸烧结	一种利用爆炸产生的能量作为冲击波作用于金属或非金属粉末，并在瞬态高温高压下发生反应和烧结的新型材料加工或合成技术。	在高压、快速熔化和快速冷却条件下，粉末密度接近理论密度，有利于保持其优异的性能。非热熔陶瓷无需添加烧结助剂即可烧结。	爆炸烧结工艺参数设计复杂，处于工艺探索阶段。	耐火金属或合金、陶瓷、金属或非金属粉末

影响技术陶瓷烧结的因素：

粉末粒径：细颗粒能增大烧结驱动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而加速烧结过程。然而，细颗粒易吸附大量气体，阻碍颗粒间的接触，进而抑制烧结，因此必须根据烧结条件合理选择粒度。
外加剂的影响：在固相烧结中，外加剂可通过增加缺陷来促进烧结；在液相烧结中，外加剂可通过改变液相的性质来促进烧结。
烧结温度和时间
提高烧结温度有利于固相扩散等传质过程，但温度过高会促进二次结晶，导致材料性能下降。烧结的低温阶段主要为表面扩散，高温阶段主要为体扩散。低温烧结时间过长不利于致密化，从而导致材料性能下降。因此，通常采用高温短时烧结来提高材料密度。
烧结气氛
空气烧结会在晶体中产生空位和缺陷，因此需要根据不同的基体材料选择合适的烧结气氛。气氛对烧结的影响非常复杂。例如，TiO₂、BeO、Al₂O₃等常用材料通常在还原气氛中烧结，氧气可以直接从晶体表面逸出形成缺陷结构，从而促进烧结；而易在高温下氧化的非氧化物陶瓷则需要在氮气或惰性气体气氛中进行烧结；为了防止铅的挥发，PZT陶瓷在进行气密烧结时需要填充气氛片或气氛粉。
成型压力
坯料的成型压力对材料的性能也至关重要。成型压力越大，生坯中颗粒间的接触越紧密，烧结过程中的扩散阻力越小；但成型压力过高会导致粉末脆性断裂，不利于烧结。