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氧化锆陶瓷烧结时变形破裂的原因分析有三点

发布日期:2020-12-10 编辑:新汉盛编辑部

      在烧结之前,陶瓷生坯由许多单个固体颗粒组成。坯体中有许多孔隙,孔隙率一般为35%~60%(即坯体的相对密度为40%~65%)。具体数值取决于粉末和成型品的特性方法以及使用的技术。当固体生坯在高温下加热时,生坯中的颗粒迁移,当其达到一定温度时,生坯收缩,颗粒生长,孔隙被消除,生坯在低于熔点(通常为熔点的0.5~0.7倍)的温度下成为致密的多晶陶瓷材料。这个过程叫做烧结。
      烧结是氧化锆陶瓷坯体成型的后一道工序,陶瓷产品的性能很大程度上取决于烧结。为了烧结高密度、高均匀性的氧化锆陶瓷,除了前道工序的脱脂步骤非常重要外,还要考虑粉末、添加剂、烧结温度和时间、压力和烧结气氛的影响。
      在具体的烧结过程中,氧化锆陶瓷坯体可能会出现变形、开裂、晶粒异常长大等问题。可能的原因是什么?让我们根据具体问题来分析一下。
一、变形
氧化锆陶瓷在烧结过程中的变形可能是由于粉末的宽粒度分布;粉料中添加剂的选择和用量不合理;陶瓷收缩不一致等。
陶瓷收缩不一致有三个原因:
(1)炉温不均匀,陶瓷体收缩不一致;
(2)温度迅速上升,温度传导产生梯度。陶瓷体的越在表层附近迅速收缩,而越在越中心缓慢收缩存在密度梯度,由于压力、填料等因素,导致坯体收缩率不一致。
二、破裂
烧结陶瓷坯体断裂的主要原因在于陶瓷坯体的内部缺陷,这也与坯体的收缩有关。关于坯体收缩不一致的原因,见烧结变形分析。
当收缩不一致时,如果有缺陷(孔洞、暗裂缝等。),缺陷成为断裂源,裂纹扩散导致坯体开裂。
三、晶粒异常长大
当晶粒异常生长时,这些过大的晶粒内通常具有大量的孔,这些孔难以从晶粒内排放到晶界,这将使氧化锆陶瓷材料难以获得更高的密度,并使材料的许多性能恶化,特别是机械性能(断裂韧性、弯曲强度等)。)。
谷物异常生长有三个主要原因:
(1)原始粉末的粒度分布范围太宽,即粉末中的较大颗粒大于或远远大于平均粒度的两倍;
成型过程中坯体密度不均匀(粉末团聚、坯体压制压力梯度和添加剂不均匀),烧结过程中致密化不均匀;
烧结温度过高,保温时间过长。

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