焼結は、セラミック製造における重要なプロセスです。セラミック粉末を融点以下に加熱し、緻密で強度の高い材料に凝集させます。
なぜセラミック材料の加工に焼結が使われるのか？4つの主な理由
1.セラミック粉末粒子の凝集
焼結は、融点ぎりぎりの温度まで加熱されたセラミック粉末から始まります。この温度は、粒子から隣接する粒子への材料の拡散を開始し、粒子を結合させて固めるのに十分です。
圧密プロセスは、最初は緩く多孔質であった粉末から、強固で一体化した構造を形成するために非常に重要です。
2.表面エネルギーの低減
焼結の原動力は表面エネルギーの低下である。粒子が加熱されると、蒸気-固体界面の減少により表面エネルギーが低下する。
この減少は、粒子が結合し、気相にさらされる総表面積が効果的に減少するために起こる。この結合は熱力学的に有利であり、材料の高密度化につながる。
3.気孔の減少または閉鎖
焼結中、「グリーンコンパクト」（未焼結セラミック体） に最初に存在する気孔は、その大きさが減少するか、 完全に閉鎖されます。
このプロセスは、高温でのガラス相の流動と粒子間の物質の拡散によって促進されます。気孔率の減少は、セラミックの機械的強度と耐久性を向上させるために不可欠な、より緻密な材料につながります。
4.機械的特性の向上
気孔が閉じて材料が緻密化すると、セラミックの強度、硬度、耐久性などの機械的特性が著しく向上します。
空隙がなく、粒子間の結合が強いため、より高い応力に耐え、摩耗や破損に強い材料となります。このため、焼結セラミックスは、工業部品から消費者向け製品まで、幅広い用途に適しています。
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