Các tính chất cơ bản của bột gốm là gì?

Bột gốm , còn được gọi là Hạt gốm hoặc Vật liệu gốm được chia nhỏ , tạo thành các khối xây dựng cơ bản cho một loạt các sản phẩm gốm tiên tiến. Sự kết hợp độc đáo của chúng giữa các thuộc tính vật lý và hóa học chỉ ra các đặc tính cuối cùng của gốm sứ được sản xuất, ảnh hưởng đến mọi thứ từ sức mạnh cơ học và khả năng chống nhiệt của chúng đến tính dẫn điện và độ trong suốt của chúng. Hiểu các tính chất cơ bản này là rất quan trọng đối với các nhà khoa học, kỹ sư và nhà sản xuất vật liệu tham gia vào việc thiết kế và sản xuất các thành phần gốm.

1. Kích thước và phân phối hạt

Một trong những đặc tính quan trọng nhất của bột gốm là Kích thước hạt . Điều này đề cập đến đường kính trung bình của các hạt riêng lẻ trong bột. Bột có thể dao động từ nanomet (nanopowder) đến nhiều chục micromet. Liên quan chặt chẽ là Phân phối kích thước hạt (PSD) , trong đó mô tả phạm vi của kích thước hạt có trong một mẫu nhất định.

• Sự va chạm: Một kích thước hạt trung bình nhỏ hơn thường dẫn đến mật độ màu xanh lá cây cao hơn (mật độ của cơ thể gốm không được điều trị) và cho phép nhiệt độ thiêu kết thấp hơn. Một phân bố kích thước hạt hẹp (các hạt đồng nhất hơn) thường được ưa thích vì nó thúc đẩy đóng gói đồng nhất hơn, giảm khuyết điểm và dẫn đến các đặc tính cuối cùng nhất quán hơn sau khi thiêu kết. Phân phối rộng có thể dẫn đến co rút khác biệt trong quá trình bắn và tăng độ xốp.

2. Hình dạng hạt

Các hình dạng của các hạt gốm Có thể thay đổi đáng kể, từ hình cầu, được cân bằng (kích thước gần bằng nhau theo mọi hướng) và giống như tấm đến không đều hoặc giống như kim.

• Sự va chạm: Hình dạng hạt ảnh hưởng đến mật độ đóng gói bột, khả năng chảy và các điểm tiếp xúc giữa các hạt. Các hạt hình cầu, ví dụ, có xu hướng đóng gói hiệu quả hơn và chảy tốt hơn các hạt không đều, có thể thuận lợi trong các quá trình như ép khô. Tuy nhiên, các hình dạng không đều đôi khi có thể dẫn đến cường độ xanh hơn do sự đan xen cơ học.

3. Diện tích bề mặt

Các Diện tích bề mặt cụ thể của một loại bột gốm đề cập đến tổng diện tích bề mặt trên một đơn vị khối lượng của bột. Nó tỷ lệ nghịch với kích thước hạt; Các hạt nhỏ hơn có diện tích bề mặt riêng lớn hơn.

• Sự va chạm: Một diện tích bề mặt riêng cao có thể thúc đẩy động học thiêu kết nhanh hơn do nhiều điểm tiếp xúc hơn và các đường khuếch tán ngắn hơn. Tuy nhiên, nó cũng có thể dẫn đến tăng sự kết tụ (vón cục của các hạt) và năng lượng bề mặt cao hơn, làm cho bột phản ứng hơn và có khả năng khó xử lý hơn. Hóa học bề mặt và các loài hấp phụ cũng đóng một vai trò quan trọng ở đây.

4. Thành phần hóa học và độ tinh khiết

Các Thành phần hóa học của bột gốm chỉ ra bản chất cơ bản của nó, xác định cấu trúc tinh thể, loại liên kết và tính chất vốn có. Sự thuần khiết Đề cập đến sự vắng mặt của tạp chất không mong muốn.

• Sự va chạm: Ngay cả số lượng tạp chất có thể thay đổi đáng kể hành vi thiêu kết, cấu trúc vi mô và tính chất cuối cùng của gốm. Ví dụ, một số tạp chất nhất định có thể đóng vai trò là chất ức chế tăng trưởng hạt hoặc chất kích thích, hoặc chúng có thể hình thành các giai đoạn thứ cấp làm suy yếu vật liệu hoặc ảnh hưởng đến tính chất điện của nó. Gốm sứ hiệu suất cao thường đòi hỏi mức độ tinh khiết cực kỳ cao.

5. Cấu trúc tinh thể

Hầu hết các loại bột gốm là tinh thể, có nghĩa là các nguyên tử của chúng được sắp xếp theo một mạng lưới lặp lại, lặp lại. Các cấu trúc tinh thể (ví dụ: khối, hình lục giác, tetragonal) là nội tại của thành phần hóa học của vật liệu. Một số loại bột gốm cũng có thể là vô định hình (không phải tinh thể).

• Sự va chạm: Cấu trúc tinh thể xác định về cơ bản nhiều tính chất của gốm, bao gồm cường độ cơ học, mở rộng nhiệt, độ dẫn điện và đặc tính quang học. Đa hình (khả năng của vật liệu tồn tại trong nhiều cấu trúc tinh thể) cũng rất quan trọng, vì các biến đổi pha trong quá trình xử lý có thể tác động đến cấu trúc và tính chất cuối cùng.

6. Mật độ (đúng và rõ ràng)

Mật độ thực sự (còn được gọi là mật độ lý thuyết hoặc mật độ xương) là mật độ của chính vật liệu rắn, không bao gồm bất kỳ lỗ chân lông nào. Mật độ rõ ràng (hoặc mật độ khối) đề cập đến mật độ của bột ở trạng thái đóng gói của nó, bao gồm các khoảng trống liên hạt.

• Sự va chạm: Mật độ thực sự là một hằng số vật chất. Mật độ rõ ràng là rất quan trọng để xử lý, vì nó ảnh hưởng đến việc làm đầy khuôn, hành vi nén và lượng vật liệu cần thiết để đạt được mật độ màu xanh lá cây mong muốn. Mật độ rõ ràng cao hơn thường cho thấy đóng gói tốt hơn và ít độ xốp hơn trong cơ thể màu xanh lá cây.

7. Khả năng lưu chuyển và góc của REPOSE

Khả năng chảy Mô tả cách dễ dàng một dòng bột, điều này rất quan trọng đối với việc làm đầy chết đồng đều trong các quá trình như nhấn. Các góc của repose là một thước đo phổ biến của khả năng chảy, đại diện cho góc của cọc hình nón được hình thành khi bột được đổ lên một bề mặt phẳng. Một góc nhỏ hơn của repose cho thấy khả năng chảy tốt hơn.

• Sự va chạm: Khả năng lưu lượng tốt đảm bảo mật độ cơ thể màu xanh lá cây phù hợp và giảm các khuyết tật gây ra bởi sự phân bố bột không đồng đều. Các yếu tố như kích thước hạt, hình dạng, độ nhám bề mặt và độ ẩm ảnh hưởng đến khả năng chảy.

8. Hợp nhất

Kết tụ Đề cập đến xu hướng của các hạt gốm cá nhân để gắn kết với nhau, tạo thành các cụm lớn hơn. Đây có thể là các chất kết tụ mềm (liên kết yếu) hoặc kết tụ cứng (liên kết mạnh).

• Sự va chạm: Các chất kết tụ cứng đặc biệt có vấn đề vì chúng có thể tồn tại thông qua việc xử lý, dẫn đến các biến thể mật độ cục bộ, lỗ chân lông và cuối cùng, các khiếm khuyết trong gốm cuối cùng. Phân tán kết tụ là một thách thức chính trong xử lý gốm và thường yêu cầu máy xay hoặc đại lý phân tán.