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精密陶瓷烧结主要有以下几种技术方法?

发布日期:2020-08-03 点击次数:6599

精密陶瓷烧结主要有以下几种技术方法:

 

    (1)精密陶瓷常压烧结:又称无压烧结。属于在大气压条件下坯体自由烧结的过程。在无外加动力下材料开始烧结,温度一般达到材料的熔点0.5-0.8即可。在此温度下固相烧结能引起足够原子扩散,液相烧结可促使液相形成或由化学反应产生液相促进扩散和粘滞流动的发生。常压烧结中准确制定烧成曲线至关重要。合适的升温制度方能保证制品减少开裂与结构缺陷现象,提高成品率。

 

    (2)精密陶瓷热压烧结与热等静压烧结:热压烧结指在烧成过程中施加一定的压力(在1040MPa),促使材料加速流动、重排与致密化。采用热压烧结方法一般比常压烧结温度低100oC左右,主要根据不同制品及有无液相生成而异。热压烧结采用预成型或将粉料直接装在模内,工艺方法较简单。该烧结法制品密度高,理论密度可达99%,制品性能优良。不过此烧结法不易生产形状复杂制品,烧结生产规模较小,成本高。

 

    连续热压烧结生产效率高,但设备与模具费用较高,又不利于过高过厚制品的烧制。热等静压烧结可克服上述弊缺,适合形状复杂制品生产。目前一些高科技制品,如陶瓷轴承、反射镜及军工需用的核燃料、枪管等、亦可采用此种烧结工艺。

 

    (3)精密陶瓷反应烧结:这是通过气相或液相与基体材料相互反应而导致材料烧结的方法。最典型的代表性产品是反应烧结碳化硅和反应烧结氮化硅制品。此种烧结优点是工艺简单,制品可稍微加工或不加工,也可制备形状复杂制品。缺点是制品中最终有残余未反应产物,结构不易控制,太厚制品不易完全反应烧结。

 

    (4)液相烧结:许多氧化物陶瓷采用低熔点助剂促进材料烧结。助剂的加入一般不会影响材料的性能或反而为某种功能产生良好影响。作为高温结构使用的添加剂,要注意到晶界玻璃是造成高温力学性能下降的主要因素。如果通过选择使液相有很高的熔点或高粘度。或者选择合适的液相组成,然后作高温热处理,使某些晶相在晶界上析出,以提高材料的抗蠕变能力。

 

    (5)微波烧结法:系采用微波能进行直接加热进行烧结的方法。目前已有内容积1立方米,烧成温度可达1650 oC的微波烧结炉。如果使用控制气氛石墨辅助加热炉,温度可高达2000 oC以上。并出现微波连续加热15米长的隧道炉装置。使用微波炉烧结精密陶瓷,在产品质量与降低能耗方面,均比其它窑炉优越。

    (6)电弧等离子烧结法:其加热方法与热压不同,它在施加应力同时,还施加一脉冲电源在制品上,材料被韧化同时也致密化。实验已证明此种方法烧结快速,能使材料形成细晶高致密结构,预计对纳米级材料烧结更适合。但迄今为止仍处于研究开发阶段,许多问题仍需深入探讨。

 

    (7)自蔓延烧结法:是通过材料自身快速化学放热反应而制成精密陶瓷材料制品。此方法节能并可减少费用。国外有报道说可用此法合成200多种化合物,如碳化物、氮化物、氧化物、金属间化合物与复合材料等。

 

    (8)气相沉积法:分物理气相法与化学气相法两类。物理法中最主要有溅射和蒸发沉积法两种。溅射法是在真空中将电子轰击一平整靶材上,将靶材原子激发后涂覆在样品基板上。虽然涂覆速度慢且仅用于薄涂层,但能够控制纯度且底材不需要加热。

 

    化学气相沉积法是在底材加热同时,引入反应气体或气体混合物,在高温下分解或发生反应生成的产物沉积在底材上,形成致密材料。此法的优点是能够生产出高致密细晶结构,材料的透光性及力学性能比其它烧结工艺获得的制品更佳。