Pulver sind für Hochleistungskeramiken von entscheidender Bedeutung. Dies zeigt sich in der Definition von Hochleistungskeramik.
Die allgemeine Definition von Hochleistungskeramik lautet: Sie verwendet hochreine, ultrafeine, synthetische oder ausgewählte anorganische Verbindungen als Rohstoffe. Sie zeichnet sich durch präzise chemische Zusammensetzungen, Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren sowie eine präzise Struktur aus. Sie besitzt hervorragende mechanische, akustische, optische und thermische Eigenschaften. Keramik weist zudem elektrische, biologische und weitere Eigenschaften auf. Sie besteht entweder aus Oxiden oder Nichtoxiden. Sie wird aus Metallen (wie Aluminium, Zirkonium und Calcium) und Nichtmetallen (wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Silizium und Bor) hergestellt. Sie enthält ionische und kovalente Bindungen. Es gibt auch koordiniert gebundene Keramikwerkstoffe.
Chemikalien bestehen aus zwei entscheidenden Komponenten. Sie weisen eine hohe Reinheit auf und haben ein genaues Verhältnis.
In Bezug auf die Reinheit. Das Vorhandensein von Verunreinigungen kann die Leistung von Produkten manchmal ernsthaft beeinträchtigen. Beispielsweise sind in hochreinem Aluminiumoxid häufig Verunreinigungen wie Silizium, Kalzium, Eisen, Natrium und Kalium vorhanden. Eisenverunreinigungen machen das gesinterte Material schwarz. Natrium- und Kaliumverunreinigungen beeinträchtigen seine elektrischen Eigenschaften. Sie verschlechtern sie. Die letzten beiden Verunreinigungen führen dazu, dass die Körner des Materials während des Sinterns abnormal wachsen. Bei transparenter Keramik ist die Auswirkung von Verunreinigungen sogar noch größer. Die Verunreinigungen im Keramikpulver verursachen die „Blindheit“ transparenter Keramik. Dies liegt daran, dass Verunreinigungen die zweite Phase sind. Sie unterscheiden sich stark von den optischen Eigenschaften des Keramikkörpers. Sie verursachen häufig Streuung und Absorption, die das durch die Keramik durchgelassene Licht stark reduzieren. Sauerstoffverunreinigungen können die Wärmeleitfähigkeit von Nitridkeramik verringern. Beispiele hierfür sind Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid.
In Bezug auf das Verhältnis. In Keramikproduktionsformeln besteht normalerweise kein Bedarf an einer „ultrareinen“ Einzelkomponente. Oft werden jedoch einige zusätzliche Materialien, wie Sinterhilfsmittel, hinzugefügt. In diesem Fall ist eine genaue Dosierung ein grundlegendes Erfordernis. Unterschiedliche chemische Zusammensetzungen und Inhalte wirken sich entscheidend auf die Produktleistung aus.
Phasenzusammensetzung
Das Pulver muss mit der Phase des Produkts übereinstimmen. Es darf sich während des Sinterns nicht verändern. Manchmal kann eine Phasenänderung die Verdichtung von Keramiken fördern. In den meisten Fällen behindert sie jedoch das Sintern.
Partikelgröße und Morphologie
Im Allgemeinen gilt: Je feiner die Partikel, desto besser. Laut Streutheorie nimmt die Dichtegeschwindigkeit mit abnehmender Pulvergröße ab. Je kleiner die Partikel sind, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie sintern. Beispielsweise hat ultrafeines Aluminiumnitridpulver eine hohe spezifische Oberfläche. Dies erhöht die Sinterantriebskraft und beschleunigt den Prozess.
Keramikpulver hat eine bessere Fließfähigkeit, wenn es eine regelmäßige Form hat. Dies erleichtert das Formen und Sintern. Bei diesem Verfahren wird aus einem Pulver mithilfe eines Bindemittels kugelförmiges Pulver erzeugt. Dies zeigt, dass rundes Keramikpulver die Dichte von Keramik erhöht. Es hilft bei der Herstellung und beim Sintern.
Gleichmäßigkeit
Die Gleichmäßigkeit des Pulvers wird leicht übersehen. Aber sie ist wichtiger als die vorherigen Aspekte. Mit anderen Worten, die Leistung der vorherigen Aspekte ist entscheidend. Wir müssen ihre Gleichmäßigkeit sehen.
Gleiches gilt für die Partikelgröße. Eine feine Partikelgröße ist wichtig. Ist die durchschnittliche Größe jedoch zu fein und die Verteilung ungleichmäßig oder sehr groß, beeinträchtigt dies die Verarbeitung der Keramik erheblich. Gröbere Partikel bilden selten dichte Bereiche, da Partikel unterschiedlicher Größe unterschiedlich schnell sintern. Zudem können grobe Partikel als Keime für anomales Kornwachstum dienen. Schließlich muss die Keramik bei einer höheren Temperatur verdichtet werden. Auch die ungleichmäßige Mikrostruktur hat erhebliche Auswirkungen auf ihre Eigenschaften.