За напредну керамику, њихова различита својства зависе не само од хемијског састава материјала већ и од микроструктуре материјала. Генерално, хемијски састав материјала је фиксан, док се његова микроструктура може мењати синтеровањем.
Дефиниција синтеровања
Синтеровање је процес којим збијени прах, након загревања на одређену температуру (испод тачке топљења материјала), почиње да се скупља и претвара у густо, снажно синтеровано тело. Синтеровање је критичан корак у производњи напредне керамике, а перформансе пећи за синтеровање имају одлучујући утицај на квалитет финалног производа.
Процес синтеровања керамичких зелених тела
Зелено тело:Керамичко зелено тело се састоји од честица у тачком контакта једна са другом.
Рана фаза синтеровања:Током -синтеровања на високим температурама, материјал испуњава вратове и поре између честица, узрокујући да вратови постепено расту. Екстензивни контактни интерфејси између честица доводе до континуираног скупљања и смањења пора у синтерованом производу, чиме се повећава згушњавање. Мале изоловане поре остају на спојевима зрна, а стварна густина синтерованог тела достиже преко 90% теоријске густине.
Касна фаза синтеровања:Материјал на границама зрна континуирано дифундује у поре, додатно повећавајући густину керамичког материјала. Уједначен раст зрна узрокује да поре мигрирају заједно са границама зрна док се не добије високо густ керамички материјал. Током раста зрна у касној фази синтеровања, брзина миграције на граници зрна може премашити брзину миграције пора, узрокујући да се поре одвоје од граница зрна и да касније постану заробљене унутар зрна.
Треба напоменути да се током синтеровања напредне керамике поре у зеленом телу постепено смањују, а компоненте адитива нестају. Како синтеровање напредује, јачина везивања између честица и укупна механичка чврстоћа напредног керамичког материјала се побољшава.
Класификација пећи за синтеровање керамике
За добијање керамичких материјала са одличним својствима, потребно је одабрати одговарајући тип пећи за синтеровање и параметре, као и правилно руковање и одржавање пећи.
(1) Класификација према условима притиска (најчешћа)
(Напомена: Оригинални текст наводи табелу испод ове тачке, али садржај табеле није наведен. Овде је преведен само наслов.)
(2) Класификација према начину грејања
① Отпорна{0}}загрејана пећ:Најчешће коришћени; грејни елементи укључују МоСи₂, СиЦ, графит, итд.; температура може достићи 1800-2200 степени.
② Индукционо{0}}грејана пећ:Користи електромагнетно индукционо грејање; брзо загревање, висока ефикасност; погодан за проводне материјале или керамику која садржи проводну фазу.
③ Микроталасна пећ за синтеровање:Користи волуметријски ефекат загревања микроталасних пећница, стварајући топлоту унутар молекула материјала како би се постигло брзо, уједначено загревање. У зависности од облика примене микроталасне пећнице, ова категорија укључује синтеровање микроталасним грејањем, синтеровање микроталасном плазмом итд.
④ Спарк плазма синтеровање (СПС) пећ:Користи пулсну високу{0}}струју која пролази кроз честице праха за генерисање плазме пражњења, постижући ултра-брзо, ниско{2}}синтеровање на ниској температури под тренутним пољем високе-температуре и високог{4}}притиска. Широко се користи у истраживању материјала и производњи нових легура, композитних материјала и функционално класификованих материјала.
(3) Класификација према начину производње
① Шаржне пећи (муфлне пећи, кутијасте пећи, звонасте пећи):Погодно за малу{0}}серијску, више{1}}производњу; висока флексибилност.
② Континуалне пећи (ваљне пећи, потисне пећи, тунелске пећи):Погодно за{0}}индустријску производњу великих размера; висока ефикасност и добра конзистенција.
③ Пећи специјалне{0}}наменске (ЛТЦЦ наменске пећи, пећи за зубну керамику, керамичке пећи за 3Д штампање):Дизајниране за специфичне процесе, на пример, ЛТЦЦ пећи захтевају прецизну контролу уклањања везива и заједничког{2}}паљења.