粒子の再配列と密度化:液相焼結において、液相と粒子の再配置の生成は、高密度化の重要なステップです。小さな粒子には、特異的な表面積と表面エネルギーが大きくなります。液相が生成されると、固相は液相によって濡れ、粒子間の隙間に浸透します。液相の量が十分である場合、固相粒子は液相に完全に囲まれ、懸濁状態を近似します。液相の表面張力の下で、それらは位置の変位と調整を受け、最もコンパクトな配置を達成します。この段階では、焼結された体の密度が急速に増加します。
溶解沈殿プロセス:液相焼結において、液相における固体粒子の溶解度はさまざまです。大きな表面曲率を持つ小さな粒子または領域はさらに溶解しますが、溶存した物質は大きな粒子または負の曲率を持つ領域の表面に沈殿します。このプロセスにより、固体粒子の形状が徐々に球形になり、他の通常の形状になり、小さな粒子が徐々に収縮または消滅し、大きな粒子が成長し、粒子が近づき、それによって濃度化が増加します。
毛細血管圧効果:液相焼結中、微粒子液相での材料の輸送を促進する大きな毛細血管圧があり、粒子が詰め込まれて密集した梱包を得て、緑色の体の密度が増加します。この段階での総収縮に対する収縮の比は、液相の量に依存します。液相の数が35%(ボリューム)を超える場合、この段階はビレットの収縮を完了するための主要な段階であり、その収縮率は総収縮率の約60%に相当します。
焼結温度の影響:焼結温度を上げると、液相の量が増加し、それにより粒子のスライドと再配列が促進され、セラミックの密度が向上します。しかし、焼結温度が過度に高くなると、分解と液相揮発を悪化させる可能性があり、毛穴の数の増加と密度の減少につながります。
相対密度と開いた多孔性:焼結温度の上昇とともに、セラミックの相対密度が最初に増加し、次に減少し、開いた多孔度が最初に減少してから増加します。焼結温度が最適な値にある場合、相対密度が最も高く、開いた多孔度は最小で、セラミックは最高の密度を持っています
密度に対する焼結温度の影響:焼結温度が高いほど、最終製品の密度が高くなります。温度が1000°Cから1050°Cに上昇すると、液相焼結の活性化により密度が急激に増加します。ただし、温度が上昇し続けるにつれて、密度の増加速度は減少します。
材料特性と温度の関係:焼結温度は、材料特性を決定する上で重要な役割を果たします。高温焼結は、引張強度を改善し、疲労強度を曲げ、衝撃エネルギーを改善することができます。たとえば、研究では、高温焼結成分の引張強度が30%増加し、曲げ疲労強度が15%増加し、衝撃エネルギーが50%増加することが示されました。
焼結温度の最適化:実験データから、焼結温度は相対密度と曲げ強度に影響を与える最も重要な要因です。たとえば、の焼結で8セラミック、最適な焼結温度は1500℃であり、これは最高の相対密度と曲げ強度を達成できます。
微細構造と特性に対する焼結温度の影響:スズセラミックの場合、焼結温度が1800℃の場合、相対密度が最も高く、多孔性が最小で、セラミックには最高の密度があります。この時点で、そのバルク密度は理論密度の98.3%に達します。
焼結温度が品質の損失率と収縮率に及ぼす影響:焼結温度の上昇とともに、スズセラミックの収縮は最初に増加してから減少します。焼結温度が1800℃を下回ると、ブリキのセラミックには内部毛穴が多くなり、収縮率が低くなります。焼結温度が1800℃の場合、セラミックの気孔率は最も低く、密度が最も高く、その結果、収縮率が最も高くなります。
機械的特性に対する焼結温度の影響:の曲げ強度錫セラミックは最初に増加し、焼結温度の上昇とともに減少します。焼結温度が1800の場合、曲げ強度が最高です。
焼結温度の濃度への影響:焼結した体の密度は、焼結温度の上昇とともに急速に増加し、約2190℃で最高点に達します。その後、温度が上昇し続けると、密度が低下する傾向があります。高温と低い焼結温度は、焼結された体の密度に影響します。
要約すると、最適な密度を達成するために、材料の特定の特性と焼結挙動に基づいて、焼結温度の制御を決定する必要があります。通常、材料が最高の相対密度と最適な機械的特性を達成することを保証するために、実験を通じて最適な焼結温度を決定する必要があります。
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