Keramické prášky , tiež známy ako keramické častice alebo jemne rozdelené keramické materiály , vytvorte základné stavebné bloky pre rozsiahle množstvo pokročilých keramických výrobkov. Ich jedinečná kombinácia fyzikálnych a chemických atribútov diktuje konečné vlastnosti vyrobenej keramiky, čo ovplyvňuje všetko od ich mechanickej pevnosti a tepelného odporu k ich elektrickej vodivosti a optickej priehľadnosti. Pochopenie týchto základných vlastností je rozhodujúce pre vedcov, inžinierov a výrobcov materiálov zapojených do navrhovania a výroby keramických komponentov.
1. Veľkosť a distribúcia častíc
Jedným z najdôležitejších vlastností keramického prášku je jeho veľkosť častíc . Vzťahuje sa na priemerný priemer jednotlivých častíc v prášku. Prášky sa môžu pohybovať od nanometrov (nanopowderov) po niekoľko desiatok mikrometrov. Úzko súvisiace je Distribúcia veľkosti častíc (PSD) , ktorý opisuje rozsah veľkostí častíc prítomných v danej vzorke.
-
Vplyv: Menšia priemerná veľkosť častíc vo všeobecnosti vedie k vyššej zelenej hustote (hustota nevypojeného keramického tela) a umožňuje nižšie teploty spekania. Často sa uprednostňuje úzka distribúcia veľkosti častíc (rovnomernejšie častice), pretože podporuje homogénnejšie balenie, znižuje defekty a vedie k konzistentnejším konečným vlastnostiam po spekaní. Široké distribúcie môžu viesť k rozdielnemu zmršťovaniu počas vypaľovania a zvýšenej pórovitosti.
2. Tvar častíc
Ten Tvar keramických častíc Môže sa výrazne meniť, od sférických, rovnomerných (zhruba rovnaké rozmery vo všetkých smeroch) a do platne po nepravidelné alebo ihlové.
-
Vplyv: Tvar častíc ovplyvňuje hustotu balenia prášku, tekuteľnosť a kontaktné body medzi časticami. Napríklad sférické častice majú tendenciu zabaliť sa efektívnejšie a prúdiť lepšie ako nepravidelné časti, ktoré môžu byť výhodné v procesoch, ako je suché lisovanie. Nepravidelné tvary však niekedy môžu viesť k väčšej zelenej pevnosti v dôsledku mechanického vzájomného prepojenia.
3. Povrchová plocha
Ten špecifická plocha keramického prášku sa vzťahuje na celkovú plochu povrchu na jednotku hmotnosti prášku. Je nepriamo úmerný veľkosti častíc; Menšie častice majú väčšiu špecifickú plochu povrchu.
-
Vplyv: Vysoko špecifická plocha povrchu môže podporovať rýchlejšie spekanie kinetiky v dôsledku ďalších kontaktných bodov a kratších difúznych ciest. Môže však tiež viesť k zvýšenej aglomerácii (zhlukovanie častíc) a vyššiu povrchovú energiu, vďaka čomu je prášok reaktívnejší a potenciálne ťažšie manipulovateľné. Významnú úlohu tu tiež zohrávajú významnú chémiu a adsorbované druhy.
4. Chemické zloženie a čistota
Ten chemické zloženie keramického prášku diktuje jeho základnú povahu, určuje jeho kryštálovú štruktúru, typ spájania a vlastné vlastnosti. Čistota odkazuje na neprítomnosť nežiaducich nečistôt.
-
Vplyv: Dokonca aj stopové množstvá nečistôt môžu významne zmeniť spekanie, mikroštruktúru a konečné vlastnosti keramiky. Napríklad určité nečistoty môžu pôsobiť ako inhibítory rastu zŕn alebo promótorov alebo môžu tvoriť sekundárne fázy, ktoré oslabujú materiál alebo ovplyvňujú jeho elektrické vlastnosti. Vysoko výkonná keramika si často vyžaduje mimoriadne vysokú úroveň čistoty.
5. Kryštalická štruktúra
Väčšina keramických práškov je kryštalická, čo znamená, že ich atómy sú usporiadané vo vysoko usporiadanej opakujúcej sa mriežke. Ten kryštalizácia (napr. Cubic, šesťuholník, tetragonálny) je vnútorný pre chemické zloženie materiálu. Niektoré keramické prášky môžu byť tiež amorfné (nekryštalické).
-
Vplyv: Kryštalická štruktúra zásadne určuje mnoho vlastností keramiky, vrátane jej mechanickej pevnosti, tepelnej expanzie, elektrickej vodivosti a optických charakteristík. Polymorfizmus (schopnosť materiálu existovať vo viac ako jednej kryštálovej štruktúre) je tiež dôležitá, pretože fázové transformácie počas spracovania môžu ovplyvniť konečnú mikroštruktúru a vlastnosti.
6. Hustota (pravdivé a zjavné)
Skutočná hustota (tiež známa ako teoretická hustota alebo hustota kostry) je hustota samotného tuhého materiálu, s výnimkou všetkých pórov. Zjavná hustota (alebo objemová hustota) sa vzťahuje na hustotu prášku v jeho balenom stave, vrátane medziskupinových dutín.
-
Vplyv: Skutočná hustota je materiálová konštanta. Zjavná hustota je dôležitá pre spracovanie, pretože ovplyvňuje vyplnenie plesní, zhutňovacie správanie a množstvo materiálu potrebného na dosiahnutie požadovanej zelenej hustoty. Vyššia zjavná hustota vo všeobecnosti naznačuje lepšie balenie a menšiu pórovitosť v zelenom tele.
7. Prudnosť a uhol odpočinku
Tekuteľnosť Opisuje, ako ľahko toky prášku, čo je rozhodujúce pre rovnomerné vyplnenie procesov, ako je stlačenie. Ten uhol je bežnou mierou tekutiny, ktorá predstavuje uhol kužeľovej hromady vytvorenej, keď sa prášok naleje na rovný povrch. Menší uhol odpočinku naznačuje lepšiu tekuteľnosť.
-
Vplyv: Dobrá tekutosť zaisťuje konzistentnú hustotu zeleného tela a znižuje defekty spôsobené nerovnomerným rozdelením prášku. Faktory, ako je veľkosť častíc, tvar, drsnosť povrchu a obsah vlhkosti, ovplyvňujú tekuteľnosť.
8. Aglomerácia
Aglomerácia Vzťahuje sa na tendenciu jednotlivých keramických častíc prilepiť sa spolu a vytvára väčšie zhluky. Môžu to byť mäkké aglomeráty (slabo viazané) alebo tvrdé aglomeráty (silne viazané).
-
Vplyv: Tvrdé aglomeráty sú obzvlášť problematické, pretože môžu pretrvávať spracovaním, čo vedie k lokalizovaným variáciám hustoty, pórami a nakoniec k defektom v konečnej keramike. Disperzovanie aglomerátov je kľúčovou výzvou v keramickom spracovaní a často si vyžaduje frézovacie alebo disperzné agenti.
