คุณสมบัติพื้นฐานของผงเซรามิกคืออะไร?

ผงเซรามิก หรือที่รู้จักกันในชื่อ อนุภาคเซรามิก หรือ วัสดุเซรามิกที่แบ่งแยกอย่างประณีต สร้างหน่วยการสร้างพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์เซรามิกขั้นสูงมากมาย การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของคุณลักษณะทางกายภาพและทางเคมีเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติสุดท้ายของเซรามิกที่ผลิตซึ่งมีอิทธิพลต่อทุกอย่างจากความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานความร้อนไปจนถึงการนำไฟฟ้าและความโปร่งใสทางแสง การทำความเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์วัสดุวิศวกรและผู้ผลิตที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการผลิตส่วนประกอบเซรามิก

1. ขนาดอนุภาคและการกระจาย

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของผงเซรามิกคือมัน ขนาดอนุภาค - นี่หมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของอนุภาคแต่ละตัวภายในผง ผงสามารถมีตั้งแต่นาโนเมตร (นาโนเดอร์) ไปจนถึงหลายสิบไมโครเมตร เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดคือ การกระจายขนาดอนุภาค (PSD) ซึ่งอธิบายช่วงของขนาดอนุภาคที่มีอยู่ในตัวอย่างที่กำหนด

• ผลกระทบ: ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่เล็กกว่าโดยทั่วไปจะนำไปสู่ความหนาแน่นสีเขียวที่สูงขึ้น (ความหนาแน่นของร่างกายเซรามิกที่ไม่ได้รับการรักษา) และช่วยให้อุณหภูมิการเผาไหม้ลดลง การกระจายขนาดอนุภาคแคบ (อนุภาคที่สม่ำเสมอ) มักจะเป็นที่ต้องการเนื่องจากส่งเสริมการบรรจุที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นลดข้อบกพร่องและนำไปสู่คุณสมบัติสุดท้ายที่สอดคล้องกันมากขึ้นหลังจากการเผา การแจกแจงแบบกว้างสามารถนำไปสู่การหดตัวที่แตกต่างระหว่างการยิงและความพรุนเพิ่มขึ้น

2. รูปร่างอนุภาค

ที่ รูปร่างของอนุภาคเซรามิก อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่ทรงกลม, equiaxed (ขนาดเท่ากันประมาณในทุกทิศทาง) และเหมือนแผ่นเหมือนผิดปกติหรือเหมือนเข็ม

• ผลกระทบ: รูปร่างของอนุภาคมีผลต่อความหนาแน่นของการบรรจุผงความสามารถในการไหลและจุดสัมผัสระหว่างอนุภาค ยกตัวอย่างเช่นอนุภาคทรงกลมมีแนวโน้มที่จะบรรจุอย่างมีประสิทธิภาพและไหลได้ดีกว่าอนุภาคที่ผิดปกติซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในกระบวนการเช่นการกดแห้ง อย่างไรก็ตามรูปร่างที่ผิดปกติบางครั้งอาจนำไปสู่ความแข็งแรงของสีเขียวมากขึ้นเนื่องจากการเชื่อมต่อกลไก

3. พื้นที่ผิว

ที่ พื้นที่ผิวเฉพาะ ของผงเซรามิกหมายถึงพื้นที่ผิวรวมต่อหน่วยมวลของผง มันเป็นสัดส่วนผกผันกับขนาดอนุภาค; อนุภาคขนาดเล็กมีพื้นที่ผิวเฉพาะขนาดใหญ่

• ผลกระทบ: พื้นที่ผิวจำเพาะสูงสามารถส่งเสริมจลนพลศาสตร์การเผาที่เร็วขึ้นเนื่องจากจุดติดต่อมากขึ้นและเส้นทางการแพร่กระจายที่สั้นลง อย่างไรก็ตามมันยังสามารถนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการรวมตัวกัน (การจับตัวเป็นก้อนของอนุภาค) และพลังงานพื้นผิวที่สูงขึ้นทำให้ผงมีปฏิกิริยามากขึ้นและอาจจัดการได้ยากขึ้น เคมีพื้นผิวและสายพันธุ์ที่ดูดซับยังมีบทบาทสำคัญที่นี่

4. องค์ประกอบทางเคมีและความบริสุทธิ์

ที่ องค์ประกอบทางเคมี ของผงเซรามิกกำหนดลักษณะพื้นฐานของมันการกำหนดโครงสร้างผลึกประเภทพันธะและคุณสมบัติโดยธรรมชาติ ความบริสุทธิ์ หมายถึงการขาดสิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์

• ผลกระทบ: แม้แต่การติดตามปริมาณสิ่งสกปรกก็สามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการเผาผลาญโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติสุดท้ายของเซรามิกได้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นสิ่งสกปรกบางอย่างสามารถทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการเจริญเติบโตของธัญพืชหรือผู้สนับสนุนหรือพวกเขาสามารถสร้างเฟสรองที่ทำให้วัสดุอ่อนลงหรือส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า เซรามิกประสิทธิภาพสูงมักต้องการระดับความบริสุทธิ์สูงมาก

5. โครงสร้างผลึก

ผงเซรามิกส่วนใหญ่เป็นผลึกซึ่งหมายความว่าอะตอมของพวกเขาจะถูกจัดเรียงในตาข่ายทำซ้ำ ที่ โครงสร้างผลึก (เช่นลูกบาศก์, หกเหลี่ยม, tetragonal) เป็นสิ่งสำคัญในองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ ผงเซรามิกบางชนิดสามารถเป็นอสัณฐาน (ไม่ใช่ผลึก)

• ผลกระทบ: โครงสร้างผลึกโดยพื้นฐานกำหนดคุณสมบัติของเซรามิกจำนวนมากรวมถึงความแข็งแรงเชิงกลการขยายตัวทางความร้อนการนำไฟฟ้าและลักษณะทางแสง ความหลากหลาย (ความสามารถของวัสดุที่มีอยู่ในโครงสร้างผลึกมากกว่าหนึ่ง) ก็มีความสำคัญเช่นกันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเฟสในระหว่างการประมวลผลสามารถส่งผลกระทบต่อโครงสร้างจุลภาคขั้นสุดท้ายและคุณสมบัติ

6. ความหนาแน่น (จริงและชัดเจน)

ความหนาแน่นที่แท้จริง (หรือที่เรียกว่าความหนาแน่นทางทฤษฎีหรือความหนาแน่นของโครงกระดูก) คือความหนาแน่นของวัสดุที่เป็นของแข็งเองไม่รวมรูขุมขนใด ๆ ความหนาแน่นที่ชัดเจน (หรือความหนาแน่นจำนวนมาก) หมายถึงความหนาแน่นของผงในสถานะที่บรรจุรวมถึงช่องว่างระหว่างอนุภาค

• ผลกระทบ: ความหนาแน่นที่แท้จริงเป็นค่าคงที่วัสดุ ความหนาแน่นที่ชัดเจนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประมวลผลเนื่องจากมีอิทธิพลต่อการเติมเชื้อราพฤติกรรมการบดอัดและปริมาณของวัสดุที่จำเป็นเพื่อให้ได้ความหนาแน่นสีเขียวที่ต้องการ ความหนาแน่นที่ชัดเจนสูงกว่าโดยทั่วไปบ่งบอกถึงการบรรจุที่ดีขึ้นและมีความพรุนน้อยลงในร่างกายสีเขียว

7. ความสามารถในการไหลและมุมของการพักผ่อน

ความสามารถในการไหลได้ อธิบายว่าการไหลของผงได้ง่ายเพียงใดซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเติมตายแบบสม่ำเสมอในกระบวนการเช่นการกด ที่ มุมพักผ่อน เป็นการวัดที่พบได้ทั่วไปของการไหลซึ่งแสดงถึงมุมของเสาเข็มที่เกิดขึ้นเมื่อผงถูกเทลงบนพื้นผิวเรียบ มุมที่เล็กกว่าของการพักผ่อนบ่งบอกถึงความสามารถในการไหลที่ดีขึ้น

• ผลกระทบ: ความสามารถในการไหลที่ดีทำให้มั่นใจได้ถึงความหนาแน่นของร่างกายสีเขียวที่สอดคล้องกันและลดข้อบกพร่องที่เกิดจากการกระจายผงที่ไม่สม่ำเสมอ ปัจจัยต่าง ๆ เช่นขนาดอนุภาครูปร่างความขรุขระพื้นผิวและปริมาณความชื้นมีผลต่อความสามารถในการไหล

8. การรวมตัวกัน

การรวมตัวกัน หมายถึงแนวโน้มของอนุภาคเซรามิกแต่ละตัวที่จะติดกันทำให้เกิดกลุ่มที่ใหญ่ขึ้น สิ่งเหล่านี้อาจเป็น agglomerates ที่อ่อนนุ่ม (ถูกผูกมัดอย่างอ่อน) หรือ agglomerates แข็ง (ถูกผูกมัดอย่างรุนแรง)

• ผลกระทบ: agglomerates แข็งเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่พวกเขาสามารถคงอยู่ผ่านการประมวลผลนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของการแปลรูขุมขนและในที่สุดข้อบกพร่องในเซรามิกสุดท้าย การกระจายตัวของ agglomerates เป็นความท้าทายที่สำคัญในการประมวลผลเซรามิกและมักจะต้องมีตัวแทนการกัดหรือการกระจายตัว