Keraamiset jauheet , tunnetaan myös nimellä keraamiset hiukkaset tai Hieno jaetut keraamiset materiaalit , muodostavat perustavanlaatuiset rakennuspalikat laajalle valikoimasta edistyneitä keraamisia tuotteita. Niiden ainutlaatuinen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmä määrää valmistetun keramiikan lopulliset ominaisuudet, vaikuttaen kaikkeen niiden mekaanisesta lujuudesta ja lämpövastuksesta niiden sähkönjohtavuuteen ja optiseen läpinäkyvyyteen. Näiden perusominaisuuksien ymmärtäminen on välttämätöntä materiaalitieteilijöille, insinööreille ja valmistajille, jotka osallistuvat keraamisten komponenttien suunnitteluun ja tuotantoon.
1. Hiukkasten koko ja jakauma
Yksi keraamisen jauheen kriittisimmistä ominaisuuksista on sen hiukkaskoko . Tämä viittaa jauheen yksittäisten hiukkasten keskimääräiseen halkaisijaan. Jauheet voivat vaihdella nanometreistä (nanopowders) useisiin kymmeniin mikrometreihin. Läheisesti liittyvä on hiukkaskokojakauma (PSD) , joka kuvaa tietyssä näytteessä olevien hiukkaskokojen aluetta.
-
Vaikutus: Pienempi keskimääräinen hiukkaskoko johtaa yleensä suurempaan vihreään tiheyteen (kytkemisen keraamisen rungon tiheys) ja mahdollistaa alhaisemmat sintrauslämpötilat. Kapea hiukkaskokojakauma (yhtenäisempiä hiukkasia) on usein suositeltavaa, koska se edistää homogeenisempaa pakkaamista, vähentää vikoja ja johtaa yhdenmukaisempiin lopullisiin ominaisuuksiin sintrauksen jälkeen. Leveät jakaumat voivat johtaa eroon kutistumiseen ampumisen ja lisääntyneen huokoisuuden aikana.
2. hiukkasen muoto
Se Keraamisten hiukkasten muoto voi vaihdella merkittävästi pallomaisesta, equiaxedista (suunnilleen yhtä suuret mitat kaikkiin suuntiin) ja levymäiset tai epäsäännölliset tai neulamaiset.
-
Vaikutus: Hiukkasten muoto vaikuttaa jauheen pakkaustiheyteen, virtauskykyyn ja hiukkasten välisiin kosketuspisteisiin. Esimerkiksi pallomaiset hiukkaset yleensä pakatavat tehokkaammin ja virtaamaan paremmin kuin epäsäännölliset, jotka voivat olla edullisia prosesseissa, kuten kuivapuristus. Epäsäännölliset muodot voivat kuitenkin joskus johtaa suurempaan vihreään lujuuteen johtuen mekaanisesta lukitsemisesta.
3. Pinta -ala
Se erityinen pinta -ala Keraamisen jauheen viittaa jauheen kokonaispinta -alayksikköä kohti. Se on käänteisesti verrannollinen hiukkaskokoon; Pienemmillä hiukkasilla on suurempi ominaispinta -ala.
-
Vaikutus: Korkea spesifinen pinta -ala voi edistää nopeampaa sintrauskinetiikkaa enemmän kosketuspisteiden ja lyhyempien diffuusioreittien vuoksi. Se voi kuitenkin johtaa myös lisääntyneeseen agglomeraatioon (hiukkasten rypistymiseen) ja korkeampaan pintaenergiaan, mikä tekee jauheesta reaktiivisemman ja mahdollisesti vaikeamman käsitellä. Pintakemialla ja adsorboituneilla lajeilla on myös merkittävä rooli tässä.
4. kemiallinen koostumus ja puhtaus
Se kemiallinen koostumus keraamisen jauheen määrä määrää sen perustavanlaatuisen luonteensa, määrittäen sen kiderakenteen, sidostyypin ja luontaiset ominaisuudet. Puhtaus viittaa ei -toivottujen epäpuhtauksien puuttumiseen.
-
Vaikutus: Jopa vähäiset epäpuhtaudet voivat muuttaa sintrauskäyttäytymistä, mikrorakennetta ja keraamisen lopullisia ominaisuuksia. Esimerkiksi tietyt epäpuhtaudet voivat toimia viljan kasvun estäjinä tai promoottoreina, tai ne voivat muodostaa sekundaarisia vaiheita, jotka heikentävät materiaalia tai vaikuttavat sen sähköisiin ominaisuuksiin. Suorituskykyinen keramiikka vaatii usein erittäin korkeaa puhtaita tasoa.
5. Kristallirakenne
Useimmat keraamiset jauheet ovat kiteisiä, mikä tarkoittaa, että niiden atomit on järjestetty erittäin tilatuun, toistuvaan hilaan. Se kiderakenne (esim. Kuutio, kuusikulmainen, tetragonaalinen) on luontainen materiaalin kemialliselle koostumukselle. Jotkut keraamiset jauheet voivat olla myös amorfisia (ei-kiteisiä).
-
Vaikutus: Kristallirakenne määrittelee pohjimmiltaan monia keraamisten ominaisuuksien, mukaan lukien sen mekaaninen lujuus, lämmön laajennus, sähkönjohtavuus ja optiset ominaisuudet. Polymorfismi (materiaalin kyky olla olemassa useammassa kuin yhdessä kiderakenteessa) on myös tärkeä, koska vaihemuutokset prosessoinnin aikana voivat vaikuttaa lopulliseen mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin.
6. Tiheys (todellinen ja ilmeinen)
Todellinen tiheys (tunnetaan myös nimellä teoreettinen tiheys tai luuston tiheys) on itse kiinteän materiaalin tiheys, lukuun ottamatta kaikkia huokosia. Ilmeinen tiheys (tai irtotavarana) viittaa jauheen tiheyteen sen pakattuun tilaan, mukaan lukien hiukkasten väliset tyhjät.
-
Vaikutus: Todellinen tiheys on aineellinen vakio. Ilmeinen tiheys on tärkeä prosessoinnissa, koska se vaikuttaa muotin täyttöön, tiivistyskäyttäytymiseen ja halutun vihreän tiheyden saavuttamiseen tarvittavan materiaalin määrään. Suurempi näennäinen tiheys osoittaa yleensä parempaa pakkaamista ja vähemmän huokoisuutta vihreässä rungossa.
7. Virtaus ja lepokulma
Virtauskyky kuvaa, kuinka helposti jauhevirrat, mikä on ratkaisevan tärkeää yhdenmukaisen suulakkeen täyttämiselle prosesseissa, kuten puristaminen. Se lepokulma on yleinen virtausmitta, joka edustaa kartiomaisen kasan kulmaa, kun jauhe kaadetaan tasaiselle pinnalle. Pienempi lepokulma osoittaa parempaa virtausta.
-
Vaikutus: Hyvä virtaus varmistaa johdonmukaisen vihreän kehon tiheyden ja vähentää epätasaisen jauheen jakautumisen aiheuttamia vikoja. Tekijät, kuten hiukkaskoko, muoto, pinnan karheus ja kosteuspitoisuus, vaikuttavat virtauskykyyn.
8. Agglomeraatio
Agglomeraatio viittaa yksittäisten keraamisten hiukkasten taipumukseen tarttua toisiinsa muodostaen suurempia klustereita. Ne voivat olla pehmeitä agglomeraateja (heikosti sidottuja) tai kovia agglomeraatteja (voimakkaasti sidottu).
-
Vaikutus: Kova agglomeraatit ovat erityisen ongelmallisia, koska ne voivat jatkaa prosessointia, mikä johtaa paikallisiin tiheysvaihteluihin, huokosiin ja viime kädessä puutteisiin lopullisessa keraamisessa. Agglomeraattien leviäminen on keskeinen haaste keraamisessa prosessoinnissa ja vaatii usein jauhamisen tai dispersioagentit.
