Спекание огнеупорных материалов представляет собой сложный процесс, ограниченный многими факторами. Основными факторами, влияющими на спекание порошка талька Аньшань, являются свойства сырья для оптовой торговли порошком талька, добавки, температура и время спекания, атмосфера обжига, способ формования и давление зеленого тела.
1. Влияние сырья
Влияние сырья на спекание делится на внутренние и внешние факторы. Внутренний фактор - это кристаллические химические свойства материала, а внешний фактор в основном отражается в составе частиц используемого сырья. Энергия решетки материала кристалла является важным параметром, который определяет трудность спекания и перекристаллизации материала. Кристалл с большой энергией решетки имеет относительно стабильную структуру, малую подвижность частиц при высокой температуре и трудности при спекании. Тип кристаллической структуры также является важным фактором: если полярность катиона материала низкая, кристаллическая структура соединения, которое он образует, является относительно стабильной, и он должен иметь значительный дефект при температуре, близкой к температуре плавления, поэтому подвижность частиц этого типа соединения мала. Не легко спекаться. Энергия решетки Al2O3 и MgO в тугоплавких материалах высока, а полярность мала, поэтому спекать труднее.
Поликристаллы, состоящие из мелких зерен, легче спекать, чем монокристаллы, потому что поликристаллы содержат много границ зерен, что является основным местом для устранения дефектов, а также могут быть быстрыми каналами для диффузии атомов и ионов. Когда ионные кристаллы спекаются, положительные и отрицательные ионы должны диффундировать, чтобы вызвать перенос и спекание вещества. Скорость диффузии иона, скорость диффузии которого медленная, контролирует скорость спекания. Обычно считается, что радиус отрицательных ионов больше, а скорость диффузии медленнее, но экспериментальные исследования Al2O3 и Fe2O3 показали, что O2- быстро диффундирует через каналы, образованные границами зерен, так что положительные ионы Al3 + и Fe3 + диффундируют медленнее, чем ионы кислорода, и становятся процессом спекания. Ступени контроля скорости.
С точки зрения предотвращения вторичной рекристаллизации, если в тонком порошке присутствует небольшое количество крупных частиц, аномальный рост кристаллических зерен может происходить без спекания. Обычно подходящий размер порошка оксидных материалов составляет 0,05-0,5 мкм.
Скорость роста кристаллов - еще одна кристаллохимия, которая влияет на спекание. Например, когда MgO спекается, кристалл быстро растет, и его легко увеличить в 1000-100 раз по сравнению с исходным зерном, но его плотность может достигать только 60-80% от теоретического значения. Это не относится к Al2O3, хотя его рост зерен составляет всего 50-100 раз, он может достигать 90-95% от теоретической плотности, что в основном обеспечивает полное спекание. Чтобы увеличить плотность материала MgO, необходимо принять меры для подавления роста зерна.
Размер частиц исходного порошка отличается, и механизм спекания иногда изменяется. Например, для спекания AIN сообщается, что, когда размер частиц составляет от 0,78 до 4,4 мкм, крупные частицы спекаются в соответствии с механизмом объемной диффузии, тогда как мелкие частицы спекаются в соответствии с механизмом диффузии по границам зерен или поверхностной диффузии.
Размер частиц используемого сырья также является важным фактором, влияющим на уплотнение спекания: будь то твердофазное спекание или спекание в жидкой фазе, мелкие частицы увеличивают движущую силу спекания, сокращают расстояние диффузии частиц и улучшают растворимость частиц в жидкой фазе. Это приводит к ускорению процесса спекания. Сообщается, что когда исходный размер частиц MgO составляет более 20 мкм, даже если он долгое время поддерживается при 1400,, он может достигать только 70% относительной плотности без дальнейшего уплотнения, когда размер частиц ниже 20 мкм, температура Это 1400 ℃ или размер частиц меньше 1 мкм. При 1000 speed скорость спекания очень высокая, если размер частиц меньше 0,1 мкм, скорость спекания почти такая же, как при спекании в горячем прессе.
Во-вторых, влияние добавок
Во время спекания в твердой фазе небольшое количество добавок (спекающих добавок) может образовывать твердый раствор с основной кристаллической фазой, чтобы способствовать увеличению дефектов, во время спекания в жидкой фазе добавки могут изменять свойства жидкой фазы (такие как глина, состав и т. Д.), Что может способствовать спеканию. Роль. Роль добавок может заключаться в следующих аспектах
1. Сформировать твердый раствор. Когда добавка и спеченный материал образуют твердый раствор, оптовая продажа порошка талька с дефектом решетки может быть увеличена для активации кристаллической решетки, тем самым способствуя спеканию. Вообще говоря, образование твердого раствора с ограниченной заменой между ними более полезно для спекания. Электрическая валентность и радиус аддитивных ионов и электрическая валентность основных ионов решетки, чем больше разница между радиусами, тем больше степень искажения решетки и тем более очевиден эффект стимулирования спекания. Например, когда Al2O3 спекается, добавление 3% Cr2O3 для образования непрерывного твердого раствора может быть спечено при 1860 ℃, в то время как добавление от 1% до 2% TiO 2 может быть уплотнено только при температуре около 1600 ℃.
2. Чтобы предотвратить превращение кристаллической формы, некоторые оксиды подвергаются превращению кристаллической формы во время спекания и сопровождаются эффектом большого объема, что затрудняет достижение уплотнения при спекании и легко вызывает растрескивание зеленого тела. В это время, если подходящие добавки могут быть выбраны для подавления, можно способствовать спеканию. Добавление определенного количества CaO и MgO во время спекания ZrO2 относится к этому механизму. Примерно при 1200 m m-ZrO2 превращается в t-ZrO2, что сопровождается уменьшением объема примерно на 10%, что ухудшает стабильность продукта. Введение Ca2 + (или Mg2 +) с более низкой ценой на электроэнергию, чем Zr4 +, может привести к образованию твердого раствора структуры кубического флюорита. Таким образом, предотвращается не только растрескивание продукта, но также увеличивается концентрация дефектов в кристалле, что ускоряет спекание.
3. Ингибируют рост зерен, а рост порошка талька на более поздней стадии спекания играет важную роль в содействии уплотнению спекания. Однако, если вторичная рекристаллизация или прерывистые зерна растут слишком быстро, зерна станут толще, а границы зерен станут шире, и возникнет явление антиуплотнения, которое повлияет на микроструктуру продукта. В это время путем добавления добавок, которые могут ингибировать аномальный рост гранул, чтобы способствовать спеканию при спекании прозрачных продуктов Al2O3, чтобы подавить вторичную рекристаллизацию и устранить поры на границах зерен, обычно добавляют MgO или MgF2 с образованием магния при высокой температуре. Алюминиевая шпинель намотана на поверхность зерен Al2O3, что сдерживает скорость миграции границ зерен и способствует выделению пор, что оказывает существенное влияние на спекание зеленого тела.
4. Образование жидкой фазы. Добавки образуют жидкую фазу во время процесса спекания. Причина образования жидкой фазы может заключаться в двух аспектах: температура плавления самой добавки низкая, а добавка и агломерат образуют многокомпонентную эвтектику, из-за небольшого сопротивления массообмену жидкой фазы и высокой скорости массообмена температура спекания снижается, и Плотность тела. Например, при производстве 95% керамики Al2O3 обычно добавляют CaO и SiO2. Когда CaO: SiO2 = 1, из-за образования жидкой фазы CaO-Al2O3-SiO2 материал может спекаться при 1540 ° С. Следует отметить, что не все добавки, способствующие образованию жидкой фазы, будут способствовать спеканию, например, добавление некоторого количества оксида щелочного металла к Al2O3 серьезно затруднит его спекание. Кроме того, хотя формующая жидкость полезна для спекания, это серьезно повлияет на характеристики материала при высоких температурах, поэтому ее следует рассматривать в целом.
