Порошки играют решающую роль в производстве современной керамики. Это очевидно из того, как люди определяют понятие современной керамики.
Общее определение современной керамики: в качестве сырья используются высокочистые, ультратонкие, искусственно созданные или отобранные неорганические соединения. Она обладает точным химическим составом, методами производства и обработки. Также она имеет точную структурную конструкцию. Обладает превосходными механическими, акустическими, оптическими и термическими свойствами. Керамика обладает электрическими, биологическими и другими свойствами. Она может быть оксидной или неоксидной. Изготавливается из металлов (таких как Al, Zr и Ca) и неметаллов (таких как O, C, Si и B). Состоит из ионных и ковалентных связей. Это координированно связанные керамические материалы.
Химические вещества состоят из двух важнейших компонентов. Они обладают высокой степенью чистоты и имеют точное соотношение.
Что касается чистоты. Наличие примесей иногда может серьезно повлиять на характеристики изделий. Например, такие примеси, как кремний, кальций, железо, натрий и калий, часто присутствуют в высокочистом оксиде алюминия. Примеси железа придают спеченному материалу черный цвет. Примеси натрия и калия ухудшают его электрические свойства. Последние две примеси вызывают аномальный рост зерен материала во время спекания. В случае прозрачной керамики влияние примесей еще больше. Примеси в керамическом порошке вызывают “слепоту” прозрачной керамики. Это происходит потому, что примеси являются второй фазой. Они сильно отличаются от оптических свойств керамического материала. Они часто вызывают рассеяние и поглощение, что значительно уменьшает пропускание света керамикой. Примеси кислорода могут снижать теплопроводность нитридной керамики. Примерами являются нитрид кремния и нитрид алюминия.
Что касается соотношения компонентов. В рецептурах для производства керамики обычно нет необходимости в “сверхчистом” однокомпонентном веществе. Однако часто добавляются некоторые дополнительные материалы, например, вспомогательные вещества для спекания. В этом случае точное дозирование является базовым требованием. Различный химический состав и содержание компонентов будут решающим образом влиять на характеристики продукта.
Фазовый состав
Порошок должен соответствовать фазовому состоянию изделия. Он не должен изменяться в процессе спекания. Иногда изменение фазового состояния может способствовать уплотнению керамики. Но в большинстве случаев оно препятствует спеканию.
Размер и морфология частиц
В целом, чем мельче частицы, тем лучше. Согласно теории рассеяния, скорость изменения плотности уменьшается с уменьшением размера частиц порошка. Чем меньше частицы, тем выше вероятность их спекания. Например, ультрадисперсный порошок нитрида алюминия имеет большую удельную площадь поверхности. Это увеличит движущую силу спекания и ускорит процесс.
Керамический порошок обладает лучшей текучестью, когда имеет правильную форму. Это облегчает формование и спекание. В процессе получения сферического порошка используется связующее вещество. Это показывает, что круглый керамический порошок повышает плотность керамики, что облегчает ее изготовление и спекание.
Однородность
Однородность порошка легко упустить из виду. Но это важнее, чем предыдущие аспекты. Другими словами, ключевым фактором является эффективность предыдущих параметров. Нам необходимо убедиться в его однородности.
То же самое относится и к размеру частиц. Мелкий размер частиц важен. Но если средний размер частиц очень мелкий, а разброс неравномерный или очень широкий, это значительно ухудшит обработку керамики. Более крупные частицы вряд ли будут плотными в отдельных областях. Это связано с тем, что частицы разного размера спекаются с разной скоростью. В то же время крупные частицы могут стать ядром для аномального роста зерен. Наконец, керамику необходимо уплотнять при более высокой температуре. Она также имеет неравномерную микроструктуру. Это существенно влияет на ее эксплуатационные характеристики.