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送粉管道耐磨弯头:陶瓷粉体有哪些特性

文章发布日期:2019-09-03 00:50
粉体的性质对制备先进陶瓷的质量是十分重要的,这里的“质量”除了指产 品性能优良与重复性好之外,还包括工艺性能优良且稳定性好。为能达到这种理 想状态.先进陶瓷粉体应具有如下一些特性。

(1)化学组成精确
化学组成精确是一个基本的要求,因为对先进陶瓷而 言.不同化学组成直接决定了产晶的品相和。陛能,若化学组成产生偏离,其结果 将会是面目全非。如PZT压电陶瓷.当Zr:Ti=52:48时,正是三方相与四方 相的相界,当设计的组成落在四方相区内,其产品的压电性能与四方相相对应, 若偏离到三方相区内.则产品的压电性能将与设计的要求大不相同,不符合产品 质量的要求;如在SrTiO、j中,SrO过量会使烧结时出现液相.导致二次重结晶, 而TiO2过量则会阻碍烧结。

(2)化学组成均匀性好
化学组成均匀性好即表示化学组成分布得均匀一 致,如果化学组成分布得不均匀,将会导致局部化学组成的偏离,从而影响粉料 的烧结及制品的性能。因为成分分布的不均匀常造成局部熔点降低,出现液相, 促进晶粒生长,或导致二次重结晶,或局部难以烧结,导致制品的显微结构的不 均匀。致密度不高,对制品性能将产生不利影响.从而遣成陶瓷产品的性能下 降,重复性与一致性变差。

(3)纯度高

纯度高要求粉体中杂质含量要低,特别是有害的杂质含量要尽 可能的低,因为杂质的存在将会影响到粉体的丁艺性能和产品的物理性能。为了 保证粉体的纯度,首先在选用原材料时,就应该严格控制;其次在制备过程中, 应尽量避免有害杂质的引入。粉体的化学成分关系到先进陶瓷的各项性能是否能 够得到保证。材料中含杂质的情况,对烧结过程也有不同程度的影响。尽管杂质 不一定都有害,但对粉料通常都有一个纯度的要求.对于纯度不够的粉料应忌用 或慎用。但需指出,对原料的纯度也应有合理的要求,不能盲目追求不必要的纯 度,而造成经济上的浪费,在满足产品性能的前提下尽量采用价格低廉的原料. 对于杂质要作具体分析,有的不仅无害,反而是有益的。例如有些杂质能与主成 分形成低共熔物而促进烧结;有Ⅲ、V族或Ⅱ、Ⅵ族杂质能作离子价补偿而提高 电气性能等。这正是采用不同批量而相同纯度的原料,往往却得不到相同性能产 品的主要原因。当更换原料批号或产地时,除应注意其纯度外,还应注意杂质类 型与含量,分析可能对产品产生的影Ⅱ向.并通过小批量试验而加以证实。

(4)适当小的颗粒尺寸
粉体颗粒尺寸的大小是决定其烧绪性能的重要因 素,在一定的烧结温度下,烧结速率与颗粒大小(如颗粒半径)的某一次方成反 比,所以颗粒大小常常决定了粉料的烧结性能。粒度越细、结构越不完整,其活 性(不稳定性、可烧结性)越大,不但可降低烧成温度,而且还可展宽烧结温度范围,越利于烧结的进行。

(5)颗粒呈球状且尺寸均匀单一
粉体颗粒理想的外形应是球形,因为球 形颗粒粉体的流动性好,颗粒堆积密度高(理论计算值为74%).气孔分布均 匀,从而在成型与烧结致密化过程中,可对晶粒的生长和气}L的排除与分布进行 有效的控制,以获得显微结构均匀、性能优良、一致性好的产品。此外,粉体颗 粒尺寸应均匀单一,因为颗粒尺寸差别大的粉料,烧结后颗粒较大的区域往往不 致密,并且大颗粒常常会成为二次重结晶的核,导致个别晶粒的异常长大,从而 严重地影响到显微结构和产品的性能。因此,颗粒尺寸的差别越小越好,理想 的是所有颗粒具有同一尺寸,即所谓的单尺寸颗粒,这样的粉料如不团聚,其成 型性能好,得到的素坯显微结构均匀,密度高,气}L尺寸分布单一,从而使其在 致密化过程中,可对显微结构的发展达到有效的控制。实际上,粉体颗粒尺寸均 匀单一的要求是很难达到的,只能在颗粒分布曲线上,使其颗粒尺寸分布非常狭 窄,也就是说,只能达到近似地均匀单一。

(6)分散性好无团聚
理想的粉体应该是由单个的一次颗粒组成,不能有团 聚体存在。所谓“一次颗粒”是指粉体中基本的颗粒。而团聚体则是指粉料中 一定数量的一次颗粒,由于备种力的相互作用(如静电力、范德瓦耳斯力、液体 存在于颗粒间形成的毛细管力等),相互之间形成一定强度的键;或由于在煅烧 过程中,在表面张力作用下,通过扩散在颗粒间形成瓶颈而使颗粒间以固相桥相 连接,而形成一定大小的二次颗粒。通常由于静电力、范德瓦耳斯力等引起的颗 粒的团聚,颗粒间的键较弱,其团聚体的强度也较低,在成型过程中,一定的压 力可将这种团聚体破碎;而由于粒子互相扩散,颗粒间形成固体桥的团聚体,其 强度比较高,成型不易被破碎,需要用比较强烈的手段,如加入分散剂、球磨、 强超声处理等,方可予以破碎。前者成为软团聚体,后者为硬团聚体,这两种小 同性质的团聚体,它们内部颗粒键合情况不同,软团聚体内颗粒接触较弱,容易 被破坏而分散为一次颗粒,而硬团聚体内颗粒间形成固体桥联,比较难被破坏; 因而无团聚体或闭聚体较少的粉体,被视为分散陀好的粉体。

以上对粉体提出的委求,是理想化的.有屿要求是相互制约的,实际上很难 完全达到.如粉料过细·容易吸附杂质,易团聚等。在实践中.人们只能不断创 新与改进粉体制备技术与方法,以努力去接近这牡理想化的要求并在复杂的相 互制约中寻找其平衡点。这里应该强调说明,对于小同的陶瓷材料,由T各具特 殊性.则对其粉体的性能要求也应有所侧重,如对一些功能陶瓷如BaTi3、 PLZT等,由于对性能的要求偏重于它们的铁电、压电性,所以对粉料的化学和 结构特性的要求较高;而对一曲结构陶瓷,如四方相YTZP、Si3N4,等,其力学 性能是主要的,故对粉料要求偏重于其物理性能和结构性质。

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