先進(jìn)陶瓷粉體有哪些特性

 氧化鋯陶瓷粉體的性質(zhì)對(duì)制備先進(jìn)陶瓷的質(zhì)量是十分重要的，這里的“質(zhì)量”除了指產(chǎn) 品性能優(yōu)良與重復(fù)性好之外，還包括工藝性能優(yōu)良且穩(wěn)定性好。為能達(dá)到這種理 想狀態(tài)．先進(jìn)陶瓷粉體應(yīng)具有如下一些特性。

(1) 化學(xué)組成精確
化學(xué)組成精確是一個(gè)最基本的要求，因?yàn)閷?duì)先進(jìn)陶瓷而 言．不同化學(xué)組成直接決定了產(chǎn)晶的品相和。陛能，若化學(xué)組成產(chǎn)生偏離，其結(jié)果 將會(huì)是面目全非。如PZT壓電陶瓷．當(dāng)Zr：Ti=52：48時(shí)，正是三方相與四方 相的相界，當(dāng)設(shè)計(jì)的組成落在四方相區(qū)內(nèi)，其產(chǎn)品的壓電性能與四方相相對(duì)應(yīng)， 若偏離到三方相區(qū)內(nèi)．則產(chǎn)品的壓電性能將與設(shè)計(jì)的要求大不相同，不符合產(chǎn)品 質(zhì)量的要求；如在SrTiO、j中，SrO過(guò)量會(huì)使燒結(jié)時(shí)出現(xiàn)液相．導(dǎo)致二次重結(jié)晶， 而TiO2過(guò)量則會(huì)阻礙燒結(jié)。

(2) 化學(xué)組成均勻性好
化學(xué)組成均勻性好即表示化學(xué)組成分布得均勻一 致，如果化學(xué)組成分布得不均勻，將會(huì)導(dǎo)致局部化學(xué)組成的偏離，從而影響粉料 的燒結(jié)及制品的性能。因?yàn)槌煞址植嫉牟痪鶆虺Ｔ斐删植咳埸c(diǎn)降低，出現(xiàn)液相， 促進(jìn)晶粒生長(zhǎng)，或?qū)е露沃亟Y(jié)晶，或局部難以燒結(jié)，導(dǎo)致制品的顯微結(jié)構(gòu)的不 均勻。致密度不高，對(duì)制品性能將產(chǎn)生不利影響．從而遣成陶瓷產(chǎn)品的性能下 降，重復(fù)性與一致性變差。

(3) 純度高

純度高要求粉體中雜質(zhì)含量要低，特別是有害的雜質(zhì)含量要盡 可能的低，因?yàn)殡s質(zhì)的存在將會(huì)影響到粉體的丁藝性能和產(chǎn)品的物理性能。為了 保證粉體的純度，首先在選用原材料時(shí)，就應(yīng)該嚴(yán)格控制；其次在制備過(guò)程中， 應(yīng)盡量避免有害雜質(zhì)的引入。粉體的化學(xué)成分關(guān)系到先進(jìn)陶瓷的各項(xiàng)性能是否能 夠得到保證。材料中含雜質(zhì)的情況，對(duì)燒結(jié)過(guò)程也有不同程度的影響。盡管雜質(zhì) 不一定都有害，但對(duì)粉料通常都有一個(gè)純度的要求．對(duì)于純度不夠的粉料應(yīng)忌用 或慎用。但需指出，對(duì)原料的純度也應(yīng)有合理的要求，不能盲目追求不必要的純 度，而造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，在滿足產(chǎn)品性能的前提下盡量采用價(jià)格低廉的原料． 對(duì)于雜質(zhì)要作具體分析，有的不僅無(wú)害，反而是有益的。例如有些雜質(zhì)能與主成 分形成低共熔物而促進(jìn)燒結(jié)；有Ⅲ、V族或Ⅱ、Ⅵ族雜質(zhì)能作離子價(jià)補(bǔ)償而提高 電氣性能等。這正是采用不同批量而相同純度的原料，往往卻得不到相同性能產(chǎn) 品的主要原因。當(dāng)更換碳化硅陶瓷原料批號(hào)或產(chǎn)地時(shí)，除應(yīng)注意其純度外，還應(yīng)注意雜質(zhì)類 型與含量，分析可能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影Ⅱ向．并通過(guò)小批量試驗(yàn)而加以證實(shí)。

陶瓷探頭支撐

(4) 適當(dāng)小的顆粒尺寸
粉體顆粒尺寸的大小是決定其燒緒性能的重要因 素，在一定的燒結(jié)溫度下，燒結(jié)速率與顆粒大?。ㄈ珙w粒半徑）的某一次方成反 比，所以顆粒大小常常決定了粉料的燒結(jié)性能。粒度越細(xì)、結(jié)構(gòu)越不完整，其活 性（不穩(wěn)定性、可燒結(jié)性）越大，不但可降低燒成溫度，而且還可展寬燒結(jié)溫度范圍，越利于燒結(jié)的進(jìn)行。

(5)顆粒呈球狀且尺寸均勻單一
粉體顆粒最理想的外形應(yīng)是球形，因?yàn)榍?形顆粒粉體的流動(dòng)性好，顆粒堆積密度高（理論計(jì)算值為74%）．氣孔分布均 勻，從而在成型與燒結(jié)致密化過(guò)程中，可對(duì)晶粒的生長(zhǎng)和氣}L的排除與分布進(jìn)行 有效的控制，以獲得顯微結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)良、一致性好的產(chǎn)品。此外，粉體顆 粒尺寸應(yīng)均勻單一，因?yàn)轭w粒尺寸差別大的粉料，燒結(jié)后顆粒較大的區(qū)域往往不 致密，并且大顆粒常常會(huì)成為二次重結(jié)晶的核，導(dǎo)致個(gè)別晶粒的異常長(zhǎng)大，從而 嚴(yán)重地影響到顯微結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的性能。因此，顆粒尺寸的差別越小越好，最理想 的是所有顆粒具有同一尺寸，即所謂的陶瓷環(huán)單尺寸顆粒，這樣的粉料如不團(tuán)聚，其成 型性能好，得到的素坯顯微結(jié)構(gòu)均勻，密度高，氣}L尺寸分布單一，從而使其在 致密化過(guò)程中，可對(duì)顯微結(jié)構(gòu)的發(fā)展達(dá)到有效的控制。實(shí)際上，粉體顆粒尺寸均 勻單一的要求是很難達(dá)到的，只能在顆粒分布曲線上，使其顆粒尺寸分布非常狹 窄，也就是說(shuō)，只能達(dá)到近似地均勻單一。

(6)分散性好無(wú)團(tuán)聚
理想的粉體應(yīng)該是由單個(gè)的一次顆粒組成，不能有團(tuán) 聚體存在。所謂“一次顆粒”是指粉體中最基本的顆粒。而團(tuán)聚體則是指粉料中 一定數(shù)量的一次顆粒，由于備種力的相互作用（如靜電力、范德瓦耳斯力、液體 存在于顆粒間形成的毛細(xì)管力等），相互之間形成一定強(qiáng)度的鍵；或由于在煅燒 過(guò)程中，在表面張力作用下，通過(guò)擴(kuò)散在顆粒間形成瓶頸而使顆粒間以固相橋相 連接，而形成一定大小的二次顆粒。通常由于靜電力、范德瓦耳斯力等引起的顆 粒的團(tuán)聚，顆粒間的鍵較弱，其團(tuán)聚體的強(qiáng)度也較低，在成型過(guò)程中，一定的壓 力可將這種團(tuán)聚體破碎；而由于粒子互相擴(kuò)散，顆粒間形成固體橋的團(tuán)聚體，其 強(qiáng)度比較高，成型不易被破碎，需要用比較強(qiáng)烈的手段，如加入分散劑、球磨、 強(qiáng)超聲處理等，方可予以破碎。前者成為軟團(tuán)聚體，后者為硬團(tuán)聚體，這兩種小 同性質(zhì)的團(tuán)聚體，它們內(nèi)部顆粒鍵合情況不同，軟團(tuán)聚體內(nèi)顆粒接觸較弱，容易 被破壞而分散為一次顆粒，而硬團(tuán)聚體內(nèi)顆粒間形成固體橋聯(lián)，比較難被破壞； 因而無(wú)團(tuán)聚體或閉聚體較少的粉體，被視為分散陀好的粉體。

以上對(duì)粉體提出的委求，是理想化的．有嶼要求是相互制約的，實(shí)際上很難 完全達(dá)到．如粉料過(guò)細(xì)·容易吸附雜質(zhì)，易團(tuán)聚等。在實(shí)踐中．人們只能不斷創(chuàng) 新與改進(jìn)粉體制備技術(shù)與方法，以努力去接近這牡理想化的要求并在復(fù)雜的相 互制約中尋找其平衡點(diǎn)。這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào)說(shuō)明，對(duì)于小同的陶瓷零件陶瓷材料，由T各具特 殊性．則對(duì)其粉體的性能要求也應(yīng)有所側(cè)重，如對(duì)一些功能陶瓷如BaTi3、 PLZT等，由于對(duì)性能的要求偏重于它們的鐵電、壓電性，所以對(duì)粉料的化學(xué)和 結(jié)構(gòu)特性的要求較高；而對(duì)一曲結(jié)構(gòu)陶瓷，如四方相YTZP、Si3N4，等,其力學(xué) 性能是最主要的，故對(duì)粉料要求偏重于其物理性能和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。