セラミックの焼結中、セラミック粉末粒子は融点以下の高温に加熱され、粒子が拡散して隣接する粒子と結合する。このプロセスは、粒子の気固界面を減少させることで粒子の表面エネルギーを低下させ、「グリーンコンパクト」内の気孔が減少または閉鎖することで材料の緻密化をもたらします。その結果、セラミック部品の機械的特性が改善され、強度、電気伝導性、透明性、熱伝導性などの他の特性も向上する可能性があります。
焼結プロセスの原動力は、粒子の表面エネルギーの減少であり、これは粒子の気相-固相界面を減少させることによって達成されます。このプロセスは原子の拡散を伴い、粉末粒子間の界面を消失させる。焼結プロセスは、粉末間のネック接続の形成から始まり、小さな気孔の消滅で終わる、異なる段階に分けることができる。
微視的スケールでは、物質移動は圧力変化と表面の自由エネルギー差の影響を受ける。曲率半径が数ミクロン以下の場合、エネルギーの変化がはるかに大きくなるため、これらの影響の影響は粒子径が小さい場合に大きくなる。これが、多くのセラミック技術が微粒子材料の使用に基づいている主な理由の一つです。
蒸気圧は温度に依存するため、焼結中に任意の材料で制御できる変数は、温度と初期粒径です。焼結は陶器を含むセラミック製品の製造に使用され、転移温度に達するとガラス相が流動するため、材料の収縮を伴うことが多い。このプロセスは、高温の使用によって推進されますが、圧力や電流などの他の力と組み合わせることもできます。
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