För avancerad keramik beror deras olika egenskaper inte bara på materialets kemiska sammansättning utan också på materialets mikrostruktur. I allmänhet är den kemiska sammansättningen av ett material fast, medan dess mikrostruktur kan förändras genom sintring.
Definition av sintring
Sintring är den process genom vilken ett komprimerat pulver, när det värms upp till en viss temperatur (under materialets smältpunkt), börjar krympa och förvandlas till en tät, stark sintrad kropp. Sintring är ett kritiskt steg i tillverkningen av avancerad keramik, och sintringsugnens prestanda har en avgörande inverkan på kvaliteten på slutprodukten.
Sintringsprocess av keramiska gröna kroppar
Grön kropp:Den keramiska gröna kroppen består av partiklar i punktkontakt med varandra.
Tidig sintring:Under hög-temperatursintring fyller materialet halsarna och porerna mellan partiklarna, vilket gör att halsarna gradvis växer sig större. Omfattande kontaktgränsytor mellan partiklar leder till kontinuerlig krympning och minskning av porerna i den sintrade produkten, vilket ökar förtätningen. Små isolerade porer kvarstår vid kornövergångar, och den faktiska densiteten hos den sintrade kroppen når över 90 % av den teoretiska densiteten.
Sen sintring:Material vid korngränserna diffunderar kontinuerligt in i porerna, vilket ytterligare ökar det keramiska materialets densitet. Enhetlig korntillväxt får porerna att migrera tillsammans med korngränserna tills ett mycket tätt keramiskt material erhålls. Under korntillväxt i det sena sintringsstadiet kan korngränsmigrationshastigheten överstiga pormigrationshastigheten, vilket gör att porer separeras från korngränser och därefter fastnar i korn.
Det bör noteras att under sintringen av avancerad keramik minskar porerna i den gröna kroppen gradvis och tillsatskomponenter försvinner. När sintringen fortskrider förbättras bindningsstyrkan mellan partiklar och den totala mekaniska styrkan hos det avancerade keramiska materialet.
Klassificering av keramiska sintringsugnar
För att erhålla keramiska material med utmärkta egenskaper är det nödvändigt att välja lämplig typ av sintringsugn och parametrar, samt att driva och underhålla ugnen korrekt.
(1) Klassificering efter tryckförhållanden (vanligast)
(Obs: Den ursprungliga texten listar en tabell under denna punkt, men tabellinnehållet anges inte. Endast rubriken översätts här.)
(2) Klassificering efter uppvärmningsmetod
① Motstånds-uppvärmd ugn:Mest använda; värmeelement inkluderar MoSi2, SiC, grafit, etc.; temperaturer kan nå 1800–2200 grader.
② Induktions-uppvärmd ugn:Använder elektromagnetisk induktionsuppvärmning; snabb uppvärmning, hög effektivitet; lämplig för ledande material eller keramer som innehåller en ledande fas.
③ Mikrovågssintringsugn:Använder den volymetriska uppvärmningseffekten av mikrovågor, genererar värme inifrån materialmolekylerna för att uppnå snabb, jämn uppvärmning. Beroende på formen av mikrovågsapplikation inkluderar denna kategori mikrovågsuppvärmningssintring, mikrovågsplasmasintring, etc.
④ Gnistplasmasintringsugn (SPS):Använder pulsad hög-ström som passerar genom pulverpartiklar för att generera urladdningsplasma, vilket uppnår ultra-snabb, låg-temperatursintring under ett ögonblickligt hög-temperatur- och hög-trycksfält. Används i stor utsträckning inom materialforskning och produktion av nya legeringar, kompositmaterial och funktionellt graderade material.
(3) Klassificering efter produktionsmetod
① Batchugnar (muffelugnar, lådugnar, klockugnar):Lämplig för små-partier, multi-produktion; hög flexibilitet.
② Kontinuerliga ugnar (rullugnar, skjutugnar, tunnelugnar):Lämplig för stor-industriell produktion; hög effektivitet och bra konsistens.
③ Special-ugnar (LTCC-dedikerade ugnar, dentalkeramiska ugnar, keramiska ugnar för 3D-utskrift):Designade för specifika processer, t.ex. LTCC-ugnar kräver exakt avbindning och sam-kontroll.