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先进的陶瓷部件是如何制造的?

先进技术陶瓷的生产规模通常相对较小。虽然原材料价格昂贵,但其性能和一致性的提升弥补了这些不足。

先进陶瓷部件的重要工艺是通过烧结(烧成)压实陶瓷粉末(原材料)来生产。成型后的部件通常被称为“生坯”,目前已开发出多种粉末成型工艺,包括干压、热压、等静压(CIP 和 HIP)、注射成型、注浆成型和挤压成型。然而,由于粉末由坚硬易碎的固体颗粒组成,因此仅靠压力很难在模具中压实。通常添加粘合剂来增强粉末的流动性,从而提高最终部件的密度。所使用的粘合剂会根据所采用的工艺和最终产品的预期性能而有所不同。

陶瓷粉末压制成型后,其密度约为50-70%。它们也相对较弱,但只要小心处理,可以加工成相当复杂的几何形状。为了提高强度,通常会对生坯部件进行烧结。

初始加热(最高250°C)会使任何有机加工添加剂(粘合剂)和可分解成分挥发。随着温度升高到烧成温度,陶瓷粉末开始固结或烧结(固态烧结),并且通常伴有收缩。在生坯加工时,必须考虑(设计)这种收缩。

可以通过有意添加添加剂来辅助烧结(降低温度或时间要求),这些添加剂会反应生成熔点更低的生坯(液相烧结)。这些二次相可以被认为是将陶瓷颗粒“粘合”在一起。氧化铝等陶瓷就是这种情况。有时,会添加烧结助剂来增强扩散(这有助于烧结),例如在热压碳化硅中添加硼或铝。

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