U pokročilé keramiky závisí jejich různé vlastnosti nejen na chemickém složení materiálu, ale také na mikrostruktuře materiálu. Obecně je chemické složení materiálu fixní, zatímco jeho mikrostruktura může být změněna slinováním.
Definice slinování
Slinování je proces, při kterém se zhutněný prášek po zahřátí na určitou teplotu (pod bod tání materiálu) začne smršťovat a přemění se na husté, pevné slinuté těleso. Slinování je kritickým krokem ve výrobě pokročilé keramiky a výkon slinovací pece má rozhodující vliv na kvalitu konečného produktu.
Proces slinování keramických zelených těles
Zelené tělo:Keramické zelené tělo se skládá z částic, které jsou ve vzájemném bodovém kontaktu.
Raná fáze slinování:Během vysokoteplotního slinování materiál vyplňuje hrdla a póry mezi částicemi, což způsobuje, že se hrdla postupně zvětšují. Rozsáhlá kontaktní rozhraní mezi částicemi vedou k trvalému smršťování a redukci pórů ve slinutém produktu, čímž se zvyšuje zhuštění. Malé izolované póry zůstávají na spojích zrn a skutečná hustota slinutého tělesa dosahuje více než 90 % teoretické hustoty.
Pozdní fáze slinování:Materiál na hranicích zrn nepřetržitě difunduje do pórů, čímž dále zvyšuje hustotu keramického materiálu. Rovnoměrný růst zrn způsobuje migraci pórů spolu s hranicemi zrn, dokud se nezíská vysoce hustý keramický materiál. Během růstu zrna v pozdní fázi slinování může rychlost migrace hranic zrn překročit rychlost migrace pórů, což způsobí, že se póry oddělí od hranic zrn a následně se zachytí v zrnech.
Je třeba poznamenat, že při slinování pokročilé keramiky se póry v zeleném tělese postupně zmenšují a aditivní složky mizí. Jak postupuje slinování, zlepšuje se pevnost vazby mezi částicemi a celková mechanická pevnost pokročilého keramického materiálu.
Klasifikace keramických slinovacích pecí
Pro získání keramických materiálů s vynikajícími vlastnostmi je nutné vybrat vhodný typ slinovací pece a parametry a také pec správně provozovat a udržovat.
(1) Klasifikace podle tlakových podmínek (nejběžnější)
(Poznámka: Původní text uvádí tabulku pod tímto bodem, ale obsah tabulky není uveden. Zde je přeložen pouze nadpis.)
(2) Klasifikace podle způsobu vytápění
① Odporově{0}}vyhřívaná pec:Nejčastěji používané; topné prvky zahrnují MoSi2, SiC, grafit atd.; teploty mohou dosáhnout 1800-2200 stupňů.
② Indukční-vyhřívaná pec:Používá elektromagnetický indukční ohřev; rychlý ohřev, vysoká účinnost; vhodné pro vodivé materiály nebo keramiku obsahující vodivou fázi.
③ Mikrovlnná slinovací pec:Využívá objemového ohřívacího účinku mikrovln, generuje teplo z molekul materiálu k dosažení rychlého a rovnoměrného ohřevu. V závislosti na formě mikrovlnné aplikace tato kategorie zahrnuje mikrovlnné ohřevové slinování, mikrovlnné plazmové slinování atd.
④ Pec pro jiskrové plazmové slinování (SPS):Využívá pulsní vysoký-proud procházející částicemi prášku k vytvoření výbojového plazmatu, čímž dosahuje ultra-rychlého, nízko{2}}slinování při okamžitém vysoko-teplotním a-tlakém poli. Široce se používá při výzkumu materiálů a výrobě nových slitin, kompozitních materiálů a funkčně tříděných materiálů.
(3) Klasifikace podle výrobní metody
① Dávkové pece (muflové pece, skříňové pece, zvonové pece):Vhodné pro malo-sériovou, více-výrobu; vysoká flexibilita.
② Kontinuální pece (válcové pece, posunovací pece, tunelové pece):Vhodné pro-rozsáhlou průmyslovou výrobu; vysoká účinnost a dobrá konzistence.
③ Pece pro speciální{0}}účel (pece vyhrazené pro LTCC, dentální keramické pece, keramické pece pro 3D tisk):Navrženy pro specifické procesy, např. LTCC pece vyžadují přesné odstraňování pojiva a spolu{2}}kontrolu vypalování.