Proszki ceramiczne , znany również jako cząsteczki ceramiczne Lub drobno podzielone materiały ceramiczne , uformuj podstawowe elementy konstrukcyjne dla szerokiej gamy zaawansowanych produktów ceramicznych. Ich unikalna kombinacja atrybutów fizycznych i chemicznych dyktuje końcowe właściwości wytwarzanej ceramiki, wpływając na wszystko, od ich siły mechanicznej i odporności termicznej po przewodność elektryczną i przezroczystość optyczną. Zrozumienie tych podstawowych właściwości ma kluczowe znaczenie dla naukowców, inżynierów i producentów materiałów zaangażowanych w projektowanie i produkcję elementów ceramicznych.
1. Rozmiar i rozkład cząstek
Jedną z najważniejszych właściwości ceramicznego proszku jest jego Rozmiar cząstek . Odnosi się to do średniej średnicy poszczególnych cząstek w proszku. Proszki mogą wahać się od nanometrów (nanopowdrów) do kilku dziesiątek mikrometrów. Ściśle powiązane jest Rozkład wielkości cząstek (PSD) , który opisuje zakres wielkości cząstek obecnych w danej próbce.
-
Uderzenie: Mniejszy średnia wielkość cząstek ogólnie prowadzi do wyższej gęstości zielonej (gęstość niewydanego ciała ceramicznego) i pozwala na niższe temperatury spiekania. Często preferowany jest wąski rozkład wielkości cząstek (bardziej jednolite cząstki), ponieważ promuje bardziej jednorodne opakowanie, zmniejsza defekty i prowadzi do bardziej spójnych właściwości końcowych po spiekaniu. Szerokie rozkłady mogą prowadzić do różnicowego skurczu podczas strzelania i zwiększonej porowatości.
2. Kształt cząstek
. kształt ceramicznych cząstek cząstek może się znacznie różnić, od sferycznych, równoznacznych (mniej więcej równe wymiary we wszystkich kierunkach) i podobne do płytki do nieregularnej lub igły.
-
Uderzenie: Kształt cząstek wpływa na gęstość pakowania proszku, przepływność i punkty kontaktowe między cząsteczkami. Na przykład sferyczne cząstki mają tendencję do pakowania bardziej wydajnie i płynnie lepiej niż nieregularne, co może być korzystne w procesach takich jak prasowanie na sucho. Jednak nieregularne kształty mogą czasem prowadzić do większej wytrzymałości zielonej z powodu mechanicznego blokowania.
3. Obszar powierzchni
. powierzchnia właściwa proszku ceramicznego odnosi się do całkowitej powierzchni powierzchniowej masy proszku. Jest odwrotnie proporcjonalny do wielkości cząstek; Mniejsze cząstki mają większą powierzchnię właściwą.
-
Uderzenie: Wysoka powierzchnia właściwa może promować szybszą kinetykę spiekania z powodu większej liczby punktów kontaktowych i krótszych ścieżek dyfuzji. Może to jednak prowadzić do zwiększonej aglomeracji (zlewy cząstek) i wyższej energii powierzchniowej, dzięki czemu proszek jest bardziej reaktywny i potencjalnie trudniejszy w obsłudze. Znaczącą rolę odgrywają również chemię powierzchni i zaadsorbowane gatunki.
4. Skład chemiczny i czystość
. Skład chemiczny proszku ceramicznego dyktuje jego podstawową naturę, określając jego strukturę krystaliczną, rodzaj wiązania i właściwości nieodłączne. Czystość odnosi się do braku niepożądanych zanieczyszczeń.
-
Uderzenie: Nawet śladowe ilości zanieczyszczeń mogą znacząco zmienić zachowanie spiekania, mikrostrukturę i końcowe właściwości ceramiki. Na przykład niektóre zanieczyszczenia mogą działać jako inhibitory wzrostu lub promotory wzrostu ziarna lub mogą tworzyć fazy wtórne, które osłabiają materiał lub wpływają na jego właściwości elektryczne. Ceramika o wysokiej wydajności często wymaga wyjątkowo wysokiego poziomu czystości.
5. Struktura krystaliczna
Większość ceramicznych proszków jest krystaliczna, co oznacza, że ich atomy są ułożone w wysoce uporządkowanej, powtarzającej się sieci. . Struktura krystaliczna (np. sześcienne, sześciokątne, tetragonalne) jest nieodłącznie związany z składem chemicznym materiału. Niektóre ceramiczne proszki mogą być również amorficzne (niekrystaliczne).
-
Uderzenie: Struktura krystaliczna zasadniczo określa wiele właściwości ceramiki, w tym jej wytrzymałość mechaniczną, rozszerzalność cieplną, przewodność elektryczną i właściwości optyczne. Ważne jest również polimorfizm (zdolność materiału do istnienia w więcej niż jednej strukturze krystalicznej), ponieważ transformacje fazowe podczas przetwarzania mogą wpływać na końcową mikrostrukturę i właściwości.
6. Gęstość (prawdziwa i pozorna)
Prawdziwa gęstość (Znany również jako gęstość teoretyczna lub gęstość szkieletu) to gęstość samego materiału stałego, z wyłączeniem wszelkich porów. Pozorna gęstość (lub gęstość luzem) odnosi się do gęstości proszku w stanie zapakowanym, w tym pustek między cząstkami.
-
Uderzenie: Prawdziwa gęstość jest stałą materiału. Widoczna gęstość jest ważna dla przetwarzania, ponieważ wpływa na wypełnienie pleśni, zachowanie zagęszczania i ilość materiału wymaganego do osiągnięcia pożądanej zielonej gęstości. Wyższa pozorna gęstość zazwyczaj wskazuje na lepsze pakowanie i mniej porowatości w zielonym ciele.
7. Wypłynność i kąt odpoczynku
Przepływność Opisuje, jak łatwo płynie proszek, co jest kluczowe dla jednolitego napełniania matrycy w procesach takich jak prasowanie. . kąt odpoczynku jest powszechną miarą przepływności, reprezentującą kąt stosu stożkowego utworzonego, gdy proszek jest wylewa się na płaską powierzchnię. Mniejszy kąt spoczynku wskazuje na lepszą przepływność.
-
Uderzenie: Dobra wypływność zapewnia spójną gęstość zielonego ciała i zmniejsza wady spowodowane nierównomiernym rozkładem proszku. Czynniki takie jak wielkość cząstek, kształt, chropowatość powierzchni i zawartość wilgoci wpływają na wypływność.
8. Aglomeracja
Aglomeracja odnosi się do tendencji poszczególnych cząstek ceramicznych do trzymania się razem, tworząc większe klastry. Mogą to być miękkie aglomeraty (słabo związane) lub twarde aglomeraty (silnie związane).
-
Uderzenie: Twarde aglomeraty są szczególnie problematyczne, ponieważ mogą trwać poprzez przetwarzanie, co prowadzi do zlokalizowanych zmian gęstości, porów i ostatecznie wad w końcowej ceramice. Rozproszenie aglomeratów jest kluczowym wyzwaniem w przetwarzaniu ceramicznym i często wymaga frezowania lub dyspersji.
