Keramički prah , također poznat kao keramičke čestice ili fino podijeljeni keramički materijali , formirajte temeljne građevne blokove za ogroman niz naprednih keramičkih proizvoda. Njihova jedinstvena kombinacija fizičkih i kemijskih atributa diktira konačna svojstva proizvedene keramike, utječući na sve, od njihove mehaničke čvrstoće i toplinske otpornosti do njihove električne vodljivosti i optičke prozirnosti. Razumijevanje ovih osnovnih svojstava ključno je za znanstvenike, inženjere i proizvođače koji su uključeni u dizajn i proizvodnju keramičkih komponenti.
1. Veličina i raspodjela čestica
Jedno od najkritičnijih svojstava keramičkog praha je njegovo veličina čestica . To se odnosi na prosječni promjer pojedinih čestica unutar praha. Prah se može kretati od nanometara (nanopowders) do nekoliko desetaka mikrometara. Usko povezano je Raspodjela veličine čestica (PSD) , koji opisuje raspon veličina čestica prisutnih u određenom uzorku.
-
Utjecaj: Manja prosječna veličina čestica uglavnom dovodi do veće zelene gustoće (gustoća nepadnog keramičkog tijela) i omogućava niže temperature sinteriranja. Uska raspodjela veličine čestica (ujednačene čestice) često se preferira jer potiče homogeno pakiranje, smanjuje nedostatke i dovodi do dosljednijih konačnih svojstava nakon sinteriranja. Široka raspodjela može dovesti do diferencijalnog skupljanja tijekom pucanja i povećane poroznosti.
2. Oblik čestica
A oblik keramičkih čestica Može se značajno razlikovati, u rasponu od sfernih, jednakih (otprilike jednakih dimenzija u svim smjerovima) i ploča poput nepravilnog ili igle.
-
Utjecaj: Oblik čestica utječe na gustoću pakiranja praha, protočnost i kontaktne točke između čestica. Sferne čestice, na primjer, imaju tendenciju da se spakiraju učinkovitije i teče bolje od nepravilnih, što može biti korisno u procesima poput suhog pritiska. Nepravilni oblici, međutim, ponekad mogu dovesti do veće zelene čvrstoće zbog mehaničkog isprepletenja.
3. Površina
A Posebna površina keramičkog praha odnosi se na ukupnu površinu po jedinici mase praha. Obrnuto je proporcionalna veličini čestica; Manje čestice imaju veću specifičnu površinu.
-
Utjecaj: Visoka specifična površina može promicati brže kinetiku sinteriranja zbog više kontaktnih točaka i kraćih difuzijskih staza. Međutim, također može dovesti do povećane aglomeracije (skupljanje čestica) i veće površinske energije, što prah čini reaktivnijim i potencijalno težim za rukovanje. Površinska kemija i adsorbirane vrste također igraju značajnu ulogu ovdje.
4. Kemijski sastav i čistoća
A kemijski sastav keramičkog praha diktira njegovu temeljnu prirodu, određujući njegovu kristalnu strukturu, vrstu vezivanja i svojstvena svojstva. Čistoća Odnosi se na odsustvo nepoželjnih nečistoća.
-
Utjecaj: Čak i količine nečistoća u tragovima mogu značajno izmijeniti ponašanje sinteriranja, mikrostrukture i konačna svojstva keramike. Na primjer, određene nečistoće mogu djelovati kao inhibitori rasta zrna ili promotori ili mogu formirati sekundarne faze koje oslabljuju materijal ili utječu na njegova električna svojstva. Keramika visokih performansi često zahtijeva izuzetno visoku razinu čistoće.
5. Kristalna struktura
Većina keramičkih prahova je kristalna, što znači da su njihovi atomi raspoređeni u visoko uređenoj, ponavljajućoj rešetki. A kristalna struktura (npr. Kubični, šesterokutni, tetragonalni) svojstveni je kemijskom sastavu materijala. Neki keramički prah također mogu biti amorfni (nekristalni).
-
Utjecaj: Kristalna struktura u osnovi određuje mnoga svojstva keramike, uključujući njegovu mehaničku čvrstoću, toplinsku ekspanziju, električnu vodljivost i optičke karakteristike. Polimorfizam (sposobnost materijala da postoji u više od jedne kristalne strukture) također je važan, jer fazne transformacije tijekom obrade mogu utjecati na konačnu mikrostrukturu i svojstva.
6. Gustoća (istina i očito)
Istinska gustoća (Poznata i kao teorijska gustoća ili skeletna gustoća) je gustoća samog materijala, isključujući bilo bilo koje pore. Očita gustoća (ili gustoća rasute) odnosi se na gustoću praha u njegovom prepunom stanju, uključujući i praznine među česticama.
-
Utjecaj: Prava gustoća je materijalna konstanta. Prividna gustoća važna je za obradu, jer utječe na punjenje plijesni, ponašanje sabijanja i količinu materijala potrebnog za postizanje željene zelene gustoće. Veća prividna gustoća općenito ukazuje na bolje pakiranje i manju poroznost u zelenom tijelu.
7. Protok i kut odmora
Protočnost Opisuje kako lako teče prah, što je ključno za jednolično punjenje u procesima poput pritiska. A kut odmaranja je uobičajena mjera protoka, koja predstavlja kut konusne gomile nastale kada se prah izlije na ravnu površinu. Manji kut odmora ukazuje na bolju protočnost.
-
Utjecaj: Dobra protočnost osigurava stalnu gustoću zelenog tijela i smanjuje oštećenja uzrokovane neravnomjernom raspodjelom praha. Čimbenici poput veličine čestica, oblika, hrapavosti površine i sadržaja vlage utječu na protok.
8. Aglomeracija
Aglomeracija Odnosi se na tendenciju pojedinih keramičkih čestica da se pridržavaju, formirajući veće klastere. To mogu biti mekani aglomerati (slabo vezani) ili tvrdi aglomerati (snažno vezani).
-
Utjecaj: Tvrdi aglomerati su posebno problematični jer mogu postojati obradom, što dovodi do lokaliziranih varijacija gustoće, pore i u konačnici, nedostataka u konačnoj keramici. Raspršivanje aglomerata ključni je izazov u keramičkoj obradi i često zahtijeva sredstva za glodanje ili disperziju.
