關(guān)于先進(jìn)陶瓷
陶瓷是一類由無機(jī)非金屬材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)(或類似過程)制成的材料。它們通常是由天然的粘土、各種礦物質(zhì)以及經(jīng)過精細(xì)加工的粉末制成的。陶瓷材料根據(jù)其成分和制造工藝的不同,可以分為傳統(tǒng)陶瓷和先進(jìn)陶瓷兩大類:其中,傳統(tǒng)陶瓷主要包括日常生活中常見的瓷器、磚塊、瓦片等,主要由粘土礦物(如高嶺土)、長石和石英等自然原料制成。這些材料在高溫下燒結(jié),主要用于制作餐具、裝飾品、建筑材料等;先進(jìn)陶瓷,也稱為工程陶瓷或高性能陶瓷,因物理、化學(xué)和生物學(xué)性能而在許多高科技領(lǐng)域中得到應(yīng)用。先進(jìn)陶瓷可以根據(jù)其成分和性能被分為幾大類,并且它們各自有著不同的制備工藝。氧化物陶瓷:主要包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)等,主要用于刀具、生物醫(yī)用植入物、絕緣體等。非氧化物陶瓷:包括氮化物(如氮化硅Si3N4、氮化鋁AlN)和碳化物(如碳化硅SiC、碳化鎢WC)。主要用于耐高溫結(jié)構(gòu)部件、耐磨部件、半導(dǎo)體設(shè)備等。復(fù)合陶瓷:結(jié)合了兩種或兩種以上不同陶瓷材料,或陶瓷與金屬等其他材料的復(fù)合材料。主要用于裝甲防護(hù)、切削工具、汽車制動系統(tǒng)等。壓電陶瓷:如鈦酸鉛(PbTiO3)、鈦酸鋯鉛(PZT)等,能夠在電場作用下產(chǎn)生形變(壓電效應(yīng))。主要用于傳感器、驅(qū)動器、聲表面波設(shè)備等。生物陶瓷:如氫氧化磷鈣(羥基磷灰石)、生物活性玻璃等,具有良好的生物相容性。主要用于骨科植入物、牙科修復(fù)材料等。
先進(jìn)陶瓷的制備一般都要經(jīng)過配料、成型和燒結(jié)三道工序。有些情況下,對原料粉體有特殊的要求,如粉體的成分、純度、粒度和形狀等,需要進(jìn)行粉體制備。
(先進(jìn)陶瓷材料的制備工藝流程)
在上述步驟中,粉末制備是先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)的首要步驟,目的是獲得高純度、均勻粒徑的陶瓷原料粉末。這一步驟可以通過化學(xué)法或物理法來實(shí)現(xiàn);成形過程是將制備好的粉末加工成期望形狀的過程,常見的成形方法包括干壓成型、等靜壓成型、注塑成型、擠壓成型等;對于注射成型和擠出成型等涉及到有機(jī)粘結(jié)劑的成形方法,成形后需要通過熱處理或化學(xué)方法去除粘結(jié)劑,以避免燒結(jié)過程中產(chǎn)生缺陷;燒結(jié)是先進(jìn)陶瓷制備中的關(guān)鍵步驟,通過高溫處理使粉末顆粒相互結(jié)合,形成致密的陶瓷體。
弗爾德儀器在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)制備和檢測陶瓷材料上的應(yīng)用
弗爾德儀器在實(shí)驗(yàn)室制備和檢測先進(jìn)陶瓷材料上有廣泛的應(yīng)用,從粉末處理與混合到排膠燒結(jié)再到成分檢測和對結(jié)構(gòu)陶瓷進(jìn)行力學(xué)性能測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均有應(yīng)用。
高能球磨儀Emax,運(yùn)行過程利用摩擦力和碰撞力結(jié)合,在短時間能迅速研磨樣品,rpm可達(dá)2000。相比常用的行星式球磨儀,實(shí)驗(yàn)顯示Emax的時間明顯更少,不僅如此,最后的結(jié)果也顯示轉(zhuǎn)化率更高,無定形態(tài)更少、發(fā)熱結(jié)塊現(xiàn)象也更少。

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對于增材制造,需要的樣品顆粒球形度好且粒度分布均勻、較窄,以形成光滑、均勻的粉末層,確保準(zhǔn)確燒結(jié),譬如平均顆粒粒徑通常在10-50 μm之間,過大顆?;蚍浅2灰?guī)則的顆粒可能會導(dǎo)致成品缺陷。Camsizer X2不但可以精確地檢測到這些樣品顆粒,甚至可以輕易識別缺陷顆粒,對增材制造的粉末質(zhì)量控制大有裨益。