Pri pokročilej keramike ich rôzne vlastnosti závisia nielen od chemického zloženia materiálu, ale aj od mikroštruktúry materiálu. Vo všeobecnosti je chemické zloženie materiálu fixné, zatiaľ čo jeho mikroštruktúra sa môže meniť spekaním.
Definícia spekania
Spekanie je proces, pri ktorom sa zhutnený prášok po zahriatí na určitú teplotu (pod bod topenia materiálu) začne zmršťovať a premení sa na husté, pevné spekané teleso. Spekanie je kritickým krokom pri výrobe modernej keramiky a výkon spekacej pece má rozhodujúci vplyv na kvalitu konečného produktu.
Proces spekania keramických zelených telies
Zelené telo:Keramické zelené telo pozostáva z častíc, ktoré sú vo vzájomnom bodovom kontakte.
Skoré štádium spekania:Počas spekania pri vysokej teplote- materiál vypĺňa hrdlá a póry medzi časticami, čo spôsobuje, že hrdlá sa postupne zväčšujú. Rozsiahle kontaktné rozhrania medzi časticami vedú k nepretržitému zmršťovaniu a redukcii pórov v spekanom produkte, čím sa zvyšuje zahusťovanie. Na spojoch zŕn zostávajú malé izolované póry a skutočná hustota spekaného telesa dosahuje viac ako 90 % teoretickej hustoty.
Neskoré štádium spekania:Materiál na hraniciach zŕn nepretržite difunduje do pórov, čím ďalej zvyšuje hustotu keramického materiálu. Rovnomerný rast zŕn spôsobuje migráciu pórov spolu s hranicami zŕn, kým sa nezíska keramický materiál s vysokou hustotou. Počas rastu zŕn v neskorom štádiu spekania môže rýchlosť migrácie po hraniciach zŕn prekročiť rýchlosť migrácie pórov, čo spôsobí, že sa póry oddelia od hraníc zŕn a následne sa zachytia v zrnách.
Treba poznamenať, že pri spekaní pokročilej keramiky sa póry v zelenom telese postupne zmenšujú a zložky prísad miznú. S postupujúcim spekaním sa zlepšuje pevnosť väzby medzi časticami a celková mechanická pevnosť pokročilého keramického materiálu.
Klasifikácia keramických spekacích pecí
Pre získanie keramických materiálov s vynikajúcimi vlastnosťami je potrebné zvoliť vhodný typ spekacej pece a parametre, ako aj pec správne prevádzkovať a udržiavať.
(1) Klasifikácia podľa tlakových podmienok (najbežnejšie)
(Poznámka: Pôvodný text uvádza tabuľku pod týmto bodom, ale obsah tabuľky nie je poskytnutý. Tu je preložený iba nadpis.)
(2) Klasifikácia podľa spôsobu ohrevu
① Odpor{0}}vyhrievaná pec:Najčastejšie používané; vykurovacie prvky zahŕňajú MoSi2, SiC, grafit atď.; teploty môžu dosiahnuť 1800-2200 stupňov.
② Indukčná-ohrievaná pec:Používa elektromagnetický indukčný ohrev; rýchle zahrievanie, vysoká účinnosť; vhodné pre vodivé materiály alebo keramiku s vodivou fázou.
③ Mikrovlnná spekacia pec:Využíva efekt objemového ohrevu mikrovĺn, generuje teplo z molekúl materiálu na dosiahnutie rýchleho a rovnomerného ohrevu. V závislosti od formy mikrovlnnej aplikácie táto kategória zahŕňa spekanie mikrovlnným ohrevom, mikrovlnné plazmové spekanie atď.
④ Pec na iskrové plazmové spekanie (SPS):Využíva pulzný vysoký-prúd prechádzajúci časticami prášku na generovanie výbojovej plazmy, čím sa dosahuje ultra-rýchle, nízko{2}}teplotné spekanie pri okamžitej vysokej-teplote a vysokom-poli. Široko používaný pri výskume materiálov a výrobe nových zliatin, kompozitných materiálov a funkčne triedených materiálov.
(3) Klasifikácia podľa spôsobu výroby
① Dávkové pece (muflové pece, skriňové pece, zvonové pece):Vhodné pre malo-sériovú, viac{1}}odrodovú výrobu; vysoká flexibilita.
② Priebežné pece (valcové pece, tlačné pece, tunelové pece):Vhodné pre-veľkú priemyselnú výrobu; vysoká účinnosť a dobrá konzistencia.
③ Pece so špeciálnym{0}}účelom (pece určené na LTCC, dentálne keramické pece, keramické pece na 3D tlač):Navrhnuté pre špecifické procesy, napr. LTCC pece vyžadujú presné odstraňovanie spojiva a spolu{2}}kontrolu spaľovania.