烧结能力
我司拥有如下烧结炉 :
液化气高温窑炉
节能高温升降炉
脱脂炉
液化气高温窑炉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料制备、成型和烧结三个步骤。成型过程完成后,烧结可以控制晶粒的生长,这对材料的性能有重大影响。迄今为止,陶瓷烧结技术一直是人们不断突破的领域。
高级陶瓷烧结原理:
烧结是指在高温作用下形成坯体的过程,通过坯体之间的相互粘附和材料转移,去除气孔,体积收缩,强度提高,逐渐成为具有一定几何形状和坚固烧结体的致密化过程。在宏观和微观条件下观察烧结现象,可以看出,宏观上,烧结后的产品体积缩小,密度增加,强度增加。显微镜下,孔的形状改变,晶体生长,成分改变(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下完全蒸发和挥发。
随着烧结温度的升高。原子扩散增强,空洞减少,颗粒从点接触变为表面接触,空洞减少,连通的孔隙闭合,孤立分布。
小颗粒首先出现在晶界上,晶界移动,晶粒变大。
烧结后期:
气孔的消除:晶界上的物质继续扩散到气孔中,气孔逐渐消除。
晶粒生长:晶界运动,晶粒生长。
陶瓷烧结主要可分为固相烧结和液相烧结,并对应不同的反应机理。液相烧结的反应机理可以简单地概括为熔化、重排、溶解沉淀和孔隙消除。根据烧结体的结构特点,将固相烧结机理分为三个阶段:初期烧结、中期烧结和后期烧结。
预烧结阶段:在烧结初期,颗粒相互靠近,不同颗粒之间的间接接触通过材料扩散和主体收缩形成颈部。在此阶段,颗粒内的颗粒不会发生变化,颗粒形状基本保持不变。
中期烧结:烧结颈部开始生长,原子迁移到颗粒结合表面,颗粒之间的距离缩短,形成连续的孔隙网络。这一阶段烧结体的密度和强度都有所增加。
后期烧结:一般烧结体密度达到90%时,烧结进入后期烧结阶段。此时,大部分孔隙被分离,晶界上的材料继续扩散并填充到孔隙中,随着致密化的继续,晶粒继续生长。在这一阶段,烧结体的收缩主要是由于小气孔的消失和气孔数量的减少,收缩缓慢。
工业陶瓷烧结方式有以下几种 :
方式 |
原理 |
优势 |
劣势 |
应用范围 |
常规烧结 |
在常压下烧结坯体。包括加热、保温和冷却。 |
低成本、易于制造、形状复杂、易于批量生产的产品 |
产品性能一般,难以完全致密化 |
多种材料 |
热压烧结 |
在烧结过程中对坯料施加压力加速致密化过程。 | 缩短时间,晶粒尺寸小,密度接近理论密度 | 不适合生产形状复杂的产品,烧结生产规模小,成本高。 |
多种材料 |
气氛烧结 |
在引入一定气体的炉中烧结陶瓷体的方法 | 保护身体不与气体发生反应 | 严苛的气氛 | 材料需要气体保护 |
反应烧结 |
通过气相或液相与基体材料反应烧结材料的方法 | 该工艺简单,产品可轻微加工或不加工,也可制备复杂形状 | 最后,还有残留的未反应产物,结构不易控制,过厚的产物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 |
产品紧凑,烧结温度降低 | 产品总体性能一般 |
多种材料 |
热等静压烧结 |
高温烧结法在高压气体保护下,由高压气体提供均衡压力 | 产品不受限制,密度接近理论密度,物理力学性能大大提高。 | 设备投资大,操作困难,成本高,难以形成规模化和自动化生产 |
高附加值产品 |
真空烧结 |
将粉体放入真空炉中进行烧结 | 不易氧化,有利于高致密化 |
价格昂贵 |
粉末冶金产品,硬质合金 |
微波烧结 |
利用材料在微波电磁场中的介电损耗,将陶瓷加热到烧结温度,快速烧结致密化的新技术 | 加热过程在被加热对象的整个体积内同时加热,温度迅速上升且温度均匀 | 谷物生长不易控制 |
多种材料 |
电弧等离子烧结 |
体热表面活化材料的超快速致密化烧结 | 烧结温度低、时间短、单位能耗低、操作简单、煅烧机理特殊、结构新颖 | 昂贵、形状简单、工艺探索 | 纳米陶瓷、纤维增强陶瓷等新材料 |
自蔓延烧结 |
由精密陶瓷材料制成,通过材料自身的快速化学放热反应制成 | 节能、低成本 | 样品易结块,孔隙多,反应难以控制。 |
少料 |
气象沉积 | 物理方法包括溅射和蒸发沉积 | 无加热纯度可控 | 涂层速度慢,仅适用于薄涂层,价格昂贵且形状简单 | 特殊要求的薄型产品 |
化学方法是在基板被加热时引入反应气体,并且在高温下形成的产物沉积在基板上以形成致密材料。 | 能产生高密度细粒结构,提高透光率和机械性能 | |||
爆炸烧结 | 一种新的材料加工或合成技术,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、高温和高压下反应和烧结。 | 在高压、快速熔化和快速冷却条件下,密度接近理论密度,有利于保持粉末的优良特性。非热熔陶瓷可以在不添加烧结助剂的情况下烧结。 | 设计爆炸烧结参数复杂,工艺探索阶段 | 耐火金属或合金、陶瓷、金属或非金属粉末 |
影响工业陶瓷烧结的因素:
粉末粒度细颗粒增加了烧结驱动力,缩短了原子扩散距离,增加了颗粒在液相中的溶解度,加速了烧结过程。但是,细颗粒容易吸附大量气体,阻碍颗粒之间的接触,阻碍烧结,因此必须根据烧结条件合理选择。粒度的选择。
外加剂在固相烧结中的作用,外加剂通过增加缺陷促进烧结;在液相烧结中,外加剂可以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传质,如固相扩散,但过高的温度会促进二次结晶并恶化材料性能。烧结的低温阶段主要是表面扩散,高温阶段主要是体积扩散。低温烧结时间过长,导致材料性能恶化。因此,通常采用高温短时烧结来提高材料的密度。
烧结气氛
在空气中烧结会导致晶体中出现空位和缺陷,因此通过烧结不同的基体材料来选择气氛。气氛对烧结的影响非常复杂。一般材料如TiO2、BeO、Al2O3等在还原气氛中烧结,氧可直接从晶体表面逸出形成缺陷结构,从而促进烧结;非氧化物陶瓷在高温下容易氧化,因此在氮气中烧结,在惰性气体中烧结;为了防止铅的挥发,PZT陶瓷需要填充气氛片或气氛粉进行密封烧结。
成形压力
坯料的成型压力对材料的性能也至关重要。成型压力越大,颗粒在坯体中的接触越紧密,烧结过程中的扩散阻力越小;成型压力过高会导致粉末脆性断裂,不利于烧结。