Gęstość jest kluczowym wskaźnikiem do pomiaru jakości ceramiki odpornej na zużycie, a jej wzór obliczeniowy to: Gęstość = Masa ÷ Objętość. W procesie spiekania wysokotemperaturowego ceramiki odpornej na zużycie, masa surowego korpusu zmienia się tylko nieznacznie z powodu ulatniania się niewielkiej ilości wody i zanieczyszczeń, podczas gdy stopień skurczu objętościowego może sięgać ponad 40%. Ta charakterystyka "niewielkiej zmiany masy i gwałtownej redukcji objętości" bezpośrednio napędza znaczny wzrost gęstości ceramiki odpornej na zużycie. Dlatego skurcz objętościowy jest kluczowym czynnikiem napędzającym wzrost gęstości ceramiki odpornej na zużycie. Zatem, dlaczego ceramika odporna na zużycie wykazuje tak znaczny skurcz objętościowy podczas etapu spiekania? Konkretne powody można podsumować następująco:
Eliminacja porów i ucieczka gazu
Głównym surowcem ceramiki odpornej na zużycie jest proszek glinu. Po uformowaniu proszku w surowy korpus poprzez prasowanie na sucho, odlewanie w zawiesinie i inne procesy formowania, jest on wypełniony dużą liczbą porów – w tym porów otwartych utworzonych przez nagromadzenie cząstek i porów zamkniętych otoczonych przez cząstki. Jednocześnie powierzchnia cząstek proszku adsorbuje również gazy, takie jak powietrze i para wodna. Gdy temperatura spiekania wzrasta do wysokiego zakresu temperatur 1600℃, pory wewnątrz surowego korpusu rozszerzają się pod wpływem ciepła. Pierwotnie odizolowane pory zamknięte stopniowo łączą się, tworząc kanały porów; w miarę dalszego wzrostu temperatury gazy szybko uciekają kanałami, a duża liczba porów jest stopniowo eliminowana. Tymczasem cząstki glinu, bez wsparcia porów, stale zbliżają się do siebie i ciasno pakują pod wpływem energii powierzchniowej, co bezpośrednio prowadzi do znacznego skurczu objętości surowego korpusu, kładąc podwaliny pod zwiększoną gęstość.
Parowanie wody i rozkład zanieczyszczeń
Nawet przy użyciu surowców o wysokiej czystości, w proszku pozostaną śladowe ilości wody i zanieczyszczeń, chociaż zawartość zanieczyszczeń jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłych surowców. Podczas procesu ogrzewania spiekania, wolna woda w surowym korpusie paruje jako pierwsza; w miarę dalszego wzrostu temperatury, śladowe zanieczyszczenia, takie jak węglany i siarczany w proszku, ulegają reakcjom rozkładu, przekształcając się w gazy, takie jak dwutlenek węgla i dwutlenek siarki, które następnie są usuwane z surowego korpusu. Parowanie wody i rozkład zanieczyszczeń nie tylko zmniejszają "nieefektywną przestrzeń" wewnątrz surowego korpusu, ale także pozwalają cząstkom glinu pokonać przeszkody w postaci zanieczyszczeń, co skutkuje ściślejszym wiązaniem między nimi, a tym samym dalszym nasileniem skurczu objętościowego.
Przemieszczanie cząstek i zagęszczanie strukturalne
Gdy temperatura spiekania osiąga zakres aktywności spiekania proszku glinu, energia kinetyczna atomów cząstek znacznie wzrasta, a ich płynność jest zwiększona. W niektórych zlokalizowanych obszarach surowego korpusu, niewielka ilość fazy ciekłej powstaje w wyniku działania dodatków do spiekania. Napędzane zarówno energią powierzchniową, jak i siłami kapilarnymi, cząstki glinu migrują, przesuwają się i reorganizują, spontanicznie wypełniając pory powstałe w wyniku ucieczki gazu, parowania wody i rozkładu zanieczyszczeń. Jednocześnie kontakt między cząstkami stopniowo zmienia się z kontaktu punktowego po formowaniu na kontakt powierzchniowy, struktura krystaliczna jest stale optymalizowana, a ziarna zaczynają rosnąć, tworząc ciągłą sieć granic ziaren. Proces ten służy nie tylko jako główna siła napędowa skurczu objętościowego, ale także znacznie zwiększa gęstość surowego korpusu ceramiki odpornej na zużycie, co ostatecznie skutkuje tym, że gotowy produkt ma doskonałą twardość i odporność na zużycie.
Podsumowując, podczas procesu spiekania ceramiki odpornej na zużycie, chociaż ucieczka gazu, parowanie wody i rozkład zanieczyszczeń mogą prowadzić do niewielkiego zmniejszenia masy surowego korpusu, ich wpływ jest prawie pomijalny w porównaniu ze skurczem objętościowym sięgającym 40%. To właśnie ten znaczny skurcz objętościowy umożliwia dramatyczny wzrost gęstości ceramiki odpornej na zużycie. Dlatego gęstość jest nie tylko ważnym wskaźnikiem do pomiaru jakości produktów ceramicznych odpornych na zużycie, ale także podstawą do określenia, czy stopień spiekania spełnia normy i czy wewnętrzna struktura jest gęsta.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!
