Keramiske pulver , også kjent som keramiske partikler eller Findelte keramiske materialer , dann de grunnleggende byggesteinene for et stort utvalg av avanserte keramiske produkter. Deres unike kombinasjon av fysiske og kjemiske attributter dikterer de endelige egenskapene til produsert keramikk, og påvirker alt fra deres mekaniske styrke og termisk motstand mot deres elektriske ledningsevne og optisk gjennomsiktighet. Å forstå disse grunnleggende egenskapene er avgjørende for materialforskere, ingeniører og produsenter som er involvert i utforming og produksjon av keramiske komponenter.
1. Partikkelstørrelse og distribusjon
En av de mest kritiske egenskapene til keramisk pulver er det partikkelstørrelse . Dette refererer til den gjennomsnittlige diameteren til de individuelle partiklene i pulveret. Pulver kan variere fra nanometer (nanopowders) til flere titalls mikrometer. Nært beslektet er Partikkelstørrelsesfordeling (PSD) , som beskriver området partikkelstørrelser som er til stede i en gitt prøve.
-
Påvirkning: En mindre gjennomsnittlig partikkelstørrelse fører generelt til høyere grønn tetthet (tettheten til den uberedte keramiske legemet) og gir mulighet for lavere sintringstemperatur. En smal partikkelstørrelsesfordeling (mer ensartede partikler) er ofte foretrukket ettersom den fremmer mer homogen pakking, reduserer defekter og fører til mer konsistente endelige egenskaper etter sintring. Brede distribusjoner kan føre til forskjellig krymping under skyting og økt porøsitet.
2. Partikkelform
De form av keramiske partikler kan variere betydelig, alt fra sfæriske, likeverdige (omtrent like dimensjoner i alle retninger), og platelignende til uregelmessig eller nållignende.
-
Påvirkning: Partikkelform påvirker pulverpakketetthet, strømningsevne og kontaktpunktene mellom partikler. Sfæriske partikler, for eksempel, har en tendens til å pakke mer effektivt og flyte bedre enn uregelmessige, noe som kan være fordelaktig i prosesser som tørrpressing. Uregelmessige former kan imidlertid noen ganger føre til større grønn styrke på grunn av mekanisk sammenkobling.
3. Overflate
De spesifikt overflateareal av et keramisk pulver refererer til det totale overflatearealet per masse av pulveret. Det er omvendt proporsjonalt med partikkelstørrelse; Mindre partikler har et større spesifikt overflateareal.
-
Påvirkning: Et høyt spesifikt overflateareal kan fremme raskere sintringskinetikk på grunn av flere kontaktpunkter og kortere diffusjonsstier. Imidlertid kan det også føre til økt agglomerering (klumping av partikler) og høyere overflateenergi, noe som gjør pulveret mer reaktivt og potensielt vanskeligere å håndtere. Overflatekjemi og adsorberte arter spiller også en betydelig rolle her.
4. Kjemisk sammensetning og renhet
De Kjemisk sammensetning av keramisk pulver dikterer dets grunnleggende natur, og bestemmer dens krystallstruktur, bindingstype og iboende egenskaper. Renhet refererer til fravær av uønskede urenheter.
-
Påvirkning: Selv spormengder av urenheter kan endre sintringsatferden, mikrostrukturen og de endelige egenskapene til en keramikk betydelig. For eksempel kan visse urenheter fungere som kornveksthemmere eller promotorer, eller de kan danne sekundære faser som svekker materialet eller påvirker dets elektriske egenskaper. Keramikk med høy ytelse krever ofte ekstremt høye renhetsnivåer.
5. Krystallstruktur
De fleste keramiske pulver er krystallinske, noe som betyr at atomene deres er anordnet i et høyt ordnet, gjenta gitter. De Krystallstruktur (f.eks. Kubikk, sekskantet, tetragonal) er iboende for materialets kjemiske sammensetning. Noen keramiske pulver kan også være amorfe (ikke-krystallinsk).
-
Påvirkning: Krystallstrukturen bestemmer fundamentalt mange av keramikkens egenskaper, inkludert dens mekaniske styrke, termisk ekspansjon, elektrisk ledningsevne og optiske egenskaper. Polymorfisme (evnen til et materiale til å eksistere i mer enn en krystallstruktur) er også viktig, ettersom fasetransformasjoner under prosessering kan påvirke den endelige mikrostrukturen og egenskapene.
6. Tetthet (sann og tydelig)
Ekte tetthet (også kjent som teoretisk tetthet eller skjeletttetthet) er tettheten av selve det faste materialet, unntatt porer. Tilsynelatende tetthet (eller bulk tetthet) refererer til tettheten av pulveret i pakket tilstand, inkludert hulrom mellom partikler.
-
Påvirkning: Ekte tetthet er en materiell konstant. Tilsynelatende tetthet er viktig for prosessering, ettersom det påvirker muggfylling, komprimeringsatferd og mengden materiale som kreves for å oppnå en ønsket grønn tetthet. En høyere tilsynelatende tetthet indikerer generelt bedre pakking og mindre porøsitet i den grønne kroppen.
7. Flytbarhet og vinkel på ro
Flytbarhet Beskriver hvor lett et pulver flyter, noe som er avgjørende for ensartet die som fyller ut prosesser som å presse. De Vinkel på ro er et vanlig mål på flytbarhet, som representerer vinkelen på den koniske haugen som dannes når pulver helles på en flat overflate. En mindre vinkel med ro indikerer bedre strømningsevne.
-
Påvirkning: God flytbarhet sikrer konsistent grønn kroppstetthet og reduserer defekter forårsaket av ujevn pulverfordeling. Faktorer som partikkelstørrelse, form, overflateuhet og fuktighetsinnhold påvirker strømningsevnen.
8. Agglomerering
Agglomerering refererer til tendensen til individuelle keramiske partikler til å holde seg sammen, og danner større klynger. Disse kan være myke agglomerater (svakt bundet) eller harde agglomerater (sterkt bundet).
-
Påvirkning: Hard agglomerater er spesielt problematiske, da de kan vedvare gjennom prosessering, noe som fører til lokaliserte tetthetsvariasjoner, porer og til slutt defekter i den endelige keramikken. Spredning av agglomerater er en sentral utfordring i keramisk prosessering og krever ofte fresing eller spredningsmidler.
