Keramické prášky , také známý jako keramické částice nebo jemně rozdělené keramické materiály , tvoří základní stavební bloky pro velké množství pokročilých keramických produktů. Jejich jedinečná kombinace fyzikálních a chemických atributů určuje konečné vlastnosti vyráběné keramiky a ovlivňuje vše od jejich mechanické síly a tepelné odolnosti vůči jejich elektrické vodivosti a optické transparentnosti. Pochopení těchto základních vlastností je zásadní pro vědce, inženýry a výrobce materiálů zapojených do návrhu a výroby keramických složek.
1. Velikost a distribuce částic
Jednou z nejdůležitějších vlastností keramického prášku je jeho velikost částic . To se týká průměrného průměru jednotlivých částic uvnitř prášku. Prášky se mohou pohybovat od nanometrů (nanopowderů) až po několik desítek mikrometrů. Úzce související je Rozložení velikosti částic (PSD) , který popisuje rozsah velikostí částic přítomných v daném vzorku.
-
Dopad: Menší průměrná velikost částic obecně vede k vyšší zelené hustotě (hustota neschopného keramického těla) a umožňuje nižší teploty slinování. Často je preferována úzká distribuce velikosti částic (více jednotných částic), protože podporuje homogennější balení, snižuje defekty a vede k konzistentnějším konečným vlastnostem po slinování. Široké rozdělení může vést k rozdílnému smrštění během střelby a zvýšené porozitě.
2. Tvar částic
The tvar keramických částic Může se výrazně lišit, od sférické, ekviaxované (zhruba stejné rozměry ve všech směrech) a podobné desce až po nepravidelné nebo podobné jehly.
-
Dopad: Tvar částic ovlivňuje hustotu balení prášku, proudění a kontaktní body mezi částicemi. Například sférické částice mají tendenci efektivněji a proudí lépe než nepravidelné části, které mohou být výhodné v procesech, jako je suché lisování. Nepravidelné tvary však mohou někdy vést k větší zelené síle kvůli mechanickému blokování.
3. plocha povrchu
The Specifická povrchová plocha keramického prášku označuje celkovou plochu povrchu na jednotku hmotnosti prášku. Je nepřímo úměrný velikosti částic; Menší částice mají větší specifickou povrchovou plochu.
-
Dopad: Vysoká specifická povrchová plocha může podporovat rychlejší slintingovou kinetiku v důsledku více kontaktních bodů a kratších difúzních cest. Může však také vést ke zvýšené aglomeraci (shlukování částic) a vyšší povrchové energii, což ztěžuje reagnější a potenciálně obtížnější zvládnout. Zde hrají také hlavní roli, chemie povrchu a adsorbované druhy.
4. chemické složení a čistota
The Chemické složení keramického prášku diktuje jeho základní povahu a určuje jeho krystalovou strukturu, typ vazby a vlastní vlastnosti. Čistota refers to the absence of undesirable impurities.
-
Dopad: Dokonce i stopová množství nečistot může výrazně změnit chování, mikrostruktura a konečné vlastnosti keramiky. Například určité nečistoty mohou působit jako inhibitory nebo promotory růstu zrna, nebo mohou vytvářet sekundární fáze, které oslabují materiál nebo ovlivňují jeho elektrické vlastnosti. Vysoce výkonná keramika často vyžaduje extrémně vysokou úroveň čistoty.
5. Krystalová struktura
Většina keramických prášků je krystalická, což znamená, že jejich atomy jsou uspořádány ve vysoce uspořádané, opakující se mřížce. The Krystalová struktura (např. Kruhový, hexagonální, tetragonální) je pro chemické složení materiálu vlastní. Některé keramické prášky mohou být také amorfní (nekrystalický).
-
Dopad: Struktura krystalu zásadně určuje mnoho vlastností keramiky, včetně její mechanické pevnosti, tepelné roztažnosti, elektrické vodivosti a optických charakteristik. Polymorfismus (schopnost materiálu existovat ve více než jedné krystalové struktuře) je také důležitý, protože fázové transformace během zpracování mohou ovlivnit konečnou mikrostrukturu a vlastnosti.
6. Hustota (pravdivá a zjevná)
Skutečná hustota (také známá jako teoretická hustota nebo hustota kosteru) je hustota samotného pevného materiálu, s výjimkou jakýchkoli pórů. Zjevná hustota (nebo hromadná hustota) odkazuje na hustotu prášku ve svém zabaleném stavu, včetně meziostalových dutin.
-
Dopad: Skutečná hustota je materiální konstanta. Zjevná hustota je důležitá pro zpracování, protože ovlivňuje plnění plísní, chování zhutnění a množství materiálu potřebného k dosažení požadované zelené hustoty. Vyšší zjevná hustota obecně naznačuje lepší balení a menší porézitu v zeleném těle.
7. Tetkáři a úhel odpočinku
Proudění Popisuje, jak snadno prachne práškové, což je zásadní pro jednotné plnění zemí v procesech, jako je stisknutí. The úhel odpočinku je běžný míra proudění, představující úhel kuželové hromady vytvořené, když se prášek nalije na rovný povrch. Menší úhel odpočinku naznačuje lepší proudění.
-
Dopad: Dobrá tekutelnost zajišťuje konzistentní hustotu zeleného těla a snižuje defekty způsobené nerovnoměrným rozdělením prášku. Faktory, jako je velikost částic, tvar, drsnost povrchu a obsah vlhkosti, ovlivňují proudění.
8. Aglomerace
Aglomerace Odkazuje na tendenci jednotlivých keramických částic, aby se drželi pohromadě a tvořili větší shluky. Mohou to být měkké aglomeráty (slabě spojené) nebo tvrdé aglomeráty (silně spojeny).
-
Dopad: Tvrdé aglomeráty jsou obzvláště problematické, protože mohou přetrvávat prostřednictvím zpracování, což vede k lokalizovaným změnám hustoty, pórů a nakonec k defektům konečné keramiky. Disformující aglomeráty je klíčovou výzvou při zpracování keramického a často vyžaduje frézování nebo disperzní látky.
