先進陶瓷粉體有哪些特性

 氧化鋯陶瓷粉體的性質對制備先進陶瓷的質量是十分重要的，這里的“質量”除了指產 品性能優良與重復性好之外，還包括工藝性能優良且穩定性好。為能達到這種理 想狀態．先進陶瓷粉體應具有如下一些特性。

(1) 化學組成精確
化學組成精確是一個最基本的要求，因為對先進陶瓷而 言．不同化學組成直接決定了產晶的品相和。陛能，若化學組成產生偏離，其結果 將會是面目全非。如PZT壓電陶瓷．當Zr：Ti=52：48時，正是三方相與四方 相的相界，當設計的組成落在四方相區內，其產品的壓電性能與四方相相對應， 若偏離到三方相區內．則產品的壓電性能將與設計的要求大不相同，不符合產品 質量的要求；如在SrTiO、j中，SrO過量會使燒結時出現液相．導致二次重結晶， 而TiO2過量則會阻礙燒結。

(2) 化學組成均勻性好
化學組成均勻性好即表示化學組成分布得均勻一 致，如果化學組成分布得不均勻，將會導致局部化學組成的偏離，從而影響粉料 的燒結及制品的性能。因為成分分布的不均勻常造成局部熔點降低，出現液相， 促進晶粒生長，或導致二次重結晶，或局部難以燒結，導致制品的顯微結構的不 均勻。致密度不高，對制品性能將產生不利影響．從而遣成陶瓷產品的性能下 降，重復性與一致性變差。

(3) 純度高

純度高要求粉體中雜質含量要低，特別是有害的雜質含量要盡 可能的低，因為雜質的存在將會影響到粉體的丁藝性能和產品的物理性能。為了 保證粉體的純度，首先在選用原材料時，就應該嚴格控制；其次在制備過程中， 應盡量避免有害雜質的引入。粉體的化學成分關系到先進陶瓷的各項性能是否能 夠得到保證。材料中含雜質的情況，對燒結過程也有不同程度的影響。盡管雜質 不一定都有害，但對粉料通常都有一個純度的要求．對于純度不夠的粉料應忌用 或慎用。但需指出，對原料的純度也應有合理的要求，不能盲目追求不必要的純 度，而造成經濟上的浪費，在滿足產品性能的前提下盡量采用價格低廉的原料． 對于雜質要作具體分析，有的不僅無害，反而是有益的。例如有些雜質能與主成 分形成低共熔物而促進燒結；有Ⅲ、V族或Ⅱ、Ⅵ族雜質能作離子價補償而提高 電氣性能等。這正是采用不同批量而相同純度的原料，往往卻得不到相同性能產 品的主要原因。當更換碳化硅陶瓷原料批號或產地時，除應注意其純度外，還應注意雜質類 型與含量，分析可能對產品產生的影Ⅱ向．并通過小批量試驗而加以證實。

陶瓷探頭支撐

(4) 適當小的顆粒尺寸
粉體顆粒尺寸的大小是決定其燒緒性能的重要因 素，在一定的燒結溫度下，燒結速率與顆粒大小（如顆粒半徑）的某一次方成反 比，所以顆粒大小常常決定了粉料的燒結性能。粒度越細、結構越不完整，其活 性（不穩定性、可燒結性）越大，不但可降低燒成溫度，而且還可展寬燒結溫度范圍，越利于燒結的進行。

(5)顆粒呈球狀且尺寸均勻單一
粉體顆粒最理想的外形應是球形，因為球 形顆粒粉體的流動性好，顆粒堆積密度高（理論計算值為74%）．氣孔分布均 勻，從而在成型與燒結致密化過程中，可對晶粒的生長和氣}L的排除與分布進行 有效的控制，以獲得顯微結構均勻、性能優良、一致性好的產品。此外，粉體顆 粒尺寸應均勻單一，因為顆粒尺寸差別大的粉料，燒結后顆粒較大的區域往往不 致密，并且大顆粒常常會成為二次重結晶的核，導致個別晶粒的異常長大，從而 嚴重地影響到顯微結構和產品的性能。因此，顆粒尺寸的差別越小越好，最理想 的是所有顆粒具有同一尺寸，即所謂的陶瓷環單尺寸顆粒，這樣的粉料如不團聚，其成 型性能好，得到的素坯顯微結構均勻，密度高，氣}L尺寸分布單一，從而使其在 致密化過程中，可對顯微結構的發展達到有效的控制。實際上，粉體顆粒尺寸均 勻單一的要求是很難達到的，只能在顆粒分布曲線上，使其顆粒尺寸分布非常狹 窄，也就是說，只能達到近似地均勻單一。

(6)分散性好無團聚
理想的粉體應該是由單個的一次顆粒組成，不能有團 聚體存在。所謂“一次顆粒”是指粉體中最基本的顆粒。而團聚體則是指粉料中 一定數量的一次顆粒，由于備種力的相互作用（如靜電力、范德瓦耳斯力、液體 存在于顆粒間形成的毛細管力等），相互之間形成一定強度的鍵；或由于在煅燒 過程中，在表面張力作用下，通過擴散在顆粒間形成瓶頸而使顆粒間以固相橋相 連接，而形成一定大小的二次顆粒。通常由于靜電力、范德瓦耳斯力等引起的顆 粒的團聚，顆粒間的鍵較弱，其團聚體的強度也較低，在成型過程中，一定的壓 力可將這種團聚體破碎；而由于粒子互相擴散，顆粒間形成固體橋的團聚體，其 強度比較高，成型不易被破碎，需要用比較強烈的手段，如加入分散劑、球磨、 強超聲處理等，方可予以破碎。前者成為軟團聚體，后者為硬團聚體，這兩種小 同性質的團聚體，它們內部顆粒鍵合情況不同，軟團聚體內顆粒接觸較弱，容易 被破壞而分散為一次顆粒，而硬團聚體內顆粒間形成固體橋聯，比較難被破壞； 因而無團聚體或閉聚體較少的粉體，被視為分散陀好的粉體。

以上對粉體提出的委求，是理想化的．有嶼要求是相互制約的，實際上很難 完全達到．如粉料過細·容易吸附雜質，易團聚等。在實踐中．人們只能不斷創 新與改進粉體制備技術與方法，以努力去接近這牡理想化的要求并在復雜的相 互制約中尋找其平衡點。這里應該強調說明，對于小同的陶瓷零件陶瓷材料，由T各具特 殊性．則對其粉體的性能要求也應有所側重，如對一些功能陶瓷如BaTi3、 PLZT等，由于對性能的要求偏重于它們的鐵電、壓電性，所以對粉料的化學和 結構特性的要求較高；而對一曲結構陶瓷，如四方相YTZP、Si3N4，等,其力學 性能是最主要的，故對粉料要求偏重于其物理性能和結構性質。