氧化鋯陶瓷表面的氣孔特別多,然而有些卻特別光滑,幾乎沒有氣孔,那么究竟是什么原因呢?
氧化鋯陶瓷既可用做功能材料,又可以用做工業(yè)催化劑的載體、添加劑或活性組分,在CO2加H2合成甲醇反應(yīng)中具有重要作用。關(guān)于氣孔尺寸分布對(duì)燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響已有不少的報(bào)道。相同粉體素坯的氣孔尺寸分布的變化常常是由于一次顆粒的團(tuán)聚所引起,研究中表明,不僅密度,致密化速率也受氣孔尺寸分布的極大影響。
對(duì)顯微結(jié)枃的研究發(fā)現(xiàn),素坯中的大氣孔越多,則燒結(jié)密度越低。極端情況下,當(dāng)氣孔尺寸為雙峰分布時(shí),團(tuán)聚體之間的大氣孔,或所謂的二次產(chǎn)生的氣孔幾乎無法排除。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雖然晶粒生長(zhǎng)受相結(jié)構(gòu)的影響,但是粉體及素坯性質(zhì)(素坯密度,氣孔尺寸分布)不影響升溫和保溫過程中素坯中的晶粒生長(zhǎng)。
明睿陶瓷素坯性質(zhì)如密度等不影響晶粒生長(zhǎng),但影響氣孔與顆粒的尺寸比。素坯性質(zhì)不影響晶粒生長(zhǎng),但影響氣孔生長(zhǎng),故也影響致密化行為。致密化初始階段晶粒尺寸與密度的關(guān)系如上所述,燒結(jié)中期晶粒尺寸與密度存在線性關(guān)系,根據(jù)對(duì)燒結(jié)階段的定義,燒結(jié)初期只有致密化作用而無晶粒生長(zhǎng)。
這種現(xiàn)象可能存在于初始顆粒尺寸較大的素坯,但對(duì)由超細(xì)粉體如本研究用的超細(xì)氧化鋯構(gòu)成的素坯而言,即使在燒結(jié)的最初階段,晶粒生長(zhǎng)和致密化也幾乎同時(shí)產(chǎn)生。這一結(jié)果意味著,對(duì)于超細(xì)粉體的固相燒結(jié),燒結(jié)初期可近似地認(rèn)為是不存在的,或至少是可以忽略的。
由此可以得出如下結(jié)論:
①素坯中的晶粒生長(zhǎng)不受成型體性質(zhì)的影響:
②氣孔生長(zhǎng)同時(shí)受晶粒生長(zhǎng)和致密化的控制,前者使氣孔與晶粒同步生長(zhǎng)而后者則導(dǎo)致氣孔收縮,氣孔R(shí)值下降,氣孔生長(zhǎng)受成型體性質(zhì)的影響;
③超細(xì)粉體的燒結(jié)初期幾乎可忽略,晶粒生長(zhǎng)與致密化同時(shí)產(chǎn)生,從燒起始至中期結(jié)束,晶粒尺寸與密度呈線性關(guān)系,這一線性關(guān)系可根據(jù)晶粒生長(zhǎng)與致密化產(chǎn)生于同一擴(kuò)散傳質(zhì)機(jī)制,以及等溫過程中晶粒生長(zhǎng)和密度對(duì)時(shí)間相致的依賴關(guān)系得以解釋;
④晶粒尺寸與密度的線性關(guān)系受成型體性質(zhì)的影響,因?yàn)榫ЯIL(zhǎng)受顆粒間尺寸差別的化學(xué)位驅(qū)動(dòng),而致密化則受作用于氣孔的燒結(jié)壓應(yīng)力推動(dòng);
⑤較高的二面角、成型密度、窄的顆粒和氣孔尺寸分布有利于使晶粒尺寸密度關(guān)系軌跡向高密度、小晶粒尺寸方向移動(dòng)。