セラミックスの焼結中の粒成長を制御することは、最適な結果を得るために極めて重要です。
焼結における粒成長の制御が重要である4つの主な理由
1.収縮率への影響
粒成長は、気孔に対する粒界の配置に影響します。
これは材料の収縮率に大きく影響します。
粒径が小さくなると収縮率は大きくなる。
粒成長を制御することで、焼結されるセラミック物体の最終的な寸法と形状をよりよく制御することができます。
2.粉末流動性への影響
粒成長を制御することは、成形プロセスにおける微粉末の流動性にとって重要である。
通常、成形前に粉末を造粒して流動性を向上させる。
粉末が造粒されていない場合、非凝集粒子の比体積が非常に大きくなり、成形中に過度の体積減少が起こることがある。
これは焼結体の割れや欠陥の原因となります。
粉末を造粒することで、プレス時の均一な変形と凝集粒子間の空隙の充填を確保することができます。
3.焼結体の欠陥の回避
粒成長を制御することで、焼結体の欠陥を回避することができる。
造粒工程で生成される顆粒は、ハンドリングには十分な大きさと強度を持つが、成形時に破壊される程度には柔らかいことが望ましい。
造粒の残骸がグリーンボディに残っていると、焼結過程で欠陥に発展する可能性がある。
従って、欠陥のない焼結体のためには、粒成長を制御し、顆粒を完全に破壊することが重要である。
4.温度依存プロセスの制御
温度制御は焼結プロセスにとって極めて重要である。
粒成長の制御は、粒界拡散や粒界からの格子拡散など、温度に依存するプロセスに関与する。
粒界拡散とバルク拡散は、温度、粒径、材料粒子の分布、材料組成、焼結環境に大きく依存する。
粒成長を制御することで、これらの拡散プロセスをよりよく制御することができ、最終的に焼結セラミック材料の最終特性に影響を与えます。
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