Przeczytaj tajniki formowania, spiekania i kontroli kształtu tlenku cyrkonu i azotku krzemu w jednym artykule

2026-05-21

1. Podstawowy proces przemysłowego procesu produkcji ceramiki

Produkcja ceramiki przemysłowej (znanej również jako ceramika zaawansowana lub ceramika inżynieryjna) to rygorystyczny proces przekształcania sypkich nieorganicznych proszków niemetalicznych w precyzyjne części o wysokiej wytrzymałości, odporności na zużycie, odporności na wysoką temperaturę lub specjalnych właściwościach elektrycznych. . Standardowy proces produkcji rdzenia zwykle obejmuje następujące elementy Pięć głównych etapów.

Przygotowanie proszku Precyzyjnie mieszaj surowce o wysokiej czystości. Aby proszek miał dobrą płynność i siłę wiązania w późniejszym formowaniu, należy dodać odpowiednią ilość organicznego spoiwa, smaru i dyspergatora. Po wysokowydajnym mieszaniu w młynie kulowym i suszeniu rozpyłowym powstaje granulowany proszek o równomiernym rozkładzie wielkości cząstek.
Tworzy się zielone ciało W zależności od kształtu geometrycznego i skali masowej produkcji produktu, granulowany proszek jest prasowany lub wtryskiwany do formy za pomocą środków mechanicznych. Do głównych metod formowania zalicza się prasowanie na sucho i prasowanie izostatyczne na zimno ( CIP ), formowanie wtryskowe ceramiki ( CIM ) i odlewanie taśmy.
Ekologiczne przetwarzanie i usuwanie lepiszcza Powstała masa surowa zawiera dużą ilość spoiw organicznych. Przed formalnym spiekaniem należy go umieścić w piecu do usuwania lepiszcza i powoli podgrzewać na powietrzu, aby spowodować pirolizę lub ulatnienie (odtłuszczenie). Twardość surowej masy po odklejeniu jest niska i łatwo jest przeprowadzić wstępną obróbkę mechaniczną, taką jak wiercenie i cięcie.
Spiekanie w wysokiej temperaturze Jest to krytyczny krok w osiągnięciu ostatecznych właściwości mechanicznych ceramiki. Odklejony surowy korpus umieszcza się w piecu do spiekania w wysokiej temperaturze. Pomiędzy ziarnami zachodzi transfer masy i wiązanie. Pory są stopniowo opróżniane. Zielone ciało ulega znacznemu skurczowi objętościowemu i ostatecznie osiąga zagęszczenie.
Precyzyjna obróbka i kontrola Ponieważ ceramika po spiekaniu ma wyjątkowo wysoką twardość (zwykle ustępuje tylko diamentowi) i ma pewien stopień odkształcenia podczas spiekania, jeśli chce osiągnąć tolerancje wymiarowe na poziomie mikronów lub chropowatość powierzchni na poziomie lustrzanym, musi zostać poddana twardej obróbce i precyzyjnej obróbce za pomocą diamentowych ściernic i past szlifierskich, a na koniec kompleksowej kontroli jakości za pomocą precyzyjnych instrumentów, takich jak współrzędne trójwymiarowe.

2. Porównanie charakterystyk procesu tlenku cyrkonu i azotku krzemu

Wśród nowoczesnej zaawansowanej ceramiki strukturalnej wyróżnia się tlenek cyrkonu i azotek krzemu Reprezentowane są dwa systemy. Ta pierwsza to typowa ceramika tlenkowa o doskonałej wytrzymałości i estetyce; azotek krzemu Jest to ceramika beztlenkowa o wysokim wiązaniu kowalencyjnym, charakteryzująca się doskonałą wydajnością w zakresie twardości, odporności na szok termiczny i środowiska o ekstremalnie wysokiej temperaturze. Poniżej znajduje się porównanie kluczowych parametrów procesu produkcyjnego obu rozwiązań.

Wymiar procesu	Ceramika cyrkonowa (ZrO₂)	azotek krzemu陶瓷 (Si₃N₄)
klasyczny temperatura spiekania Stopień	1350°C - 1500°C Zagęszczanie można przeprowadzić w atmosferze powietrza pod normalnym ciśnieniem, a koszt sprzętu jest niski.	1700°C - 1850°C Do spiekania pod ciśnieniem powietrza należy wprowadzić azot pod wysokim ciśnieniem (1-10 MPa), aby zapobiec rozkładowi w wysokiej temperaturze.
Kontrola skurczu linii	20% - 22% (duży i stabilny) Gęstość upakowania proszku jest jednolita, a obliczanie współczynnika wzmocnienia formy jest niezwykle regularne.	15% - 18% (stosunkowo małe, ale bardzo zmienne) Technologia kontroli wielkości, pod wpływem dyfuzji i szybkości zmiany fazy dodatków w fazie ciekłej, jest trudna.
Zmiany fazowe i efekty objętościowe	Występuje stres związany ze zmianą fazy Podczas chłodzenia faza tetragonalna przechodzi w fazę jednoskośną ze wzrostem objętości 3%-5% i należy wprowadzić stabilizatory, takie jak tlenek itru, aby zapobiec pękaniu.	Modyfikacja zmiany fazy Podczas spiekania faza α przekształca się w fazę β, tworząc zazębiającą się kolumnową strukturę splecionego kryształu, co może znacznie poprawić wytrzymałość osnowy.
Główny proces formowania	Prasowanie na sucho/prasowanie izostatyczne na zimno, formowanie wtryskowe ceramiki (CIM) Proszek charakteryzuje się dużą gęstością, dobrą płynnością, łatwością zagęszczania i masową produkcją specjalnych kształtów.	Prasowanie izostatyczne na zimno (CIP), formowanie Gęstość wewnętrzna proszku jest niska, puszysta i trudna do zagęszczenia, dlatego często stosuje się wielokierunkowe wysokociśnieniowe CIP.

��Wskazówki dotyczące produkcji lądowań przemysłowych: Serce przemysłowej produkcji ceramiki leży Idealne dopasowanie pomiędzy „krzywą temperatury w czasie” a „kompensacją skurczu”. Trudność w przypadku tlenku cyrkonu polega głównie na bardzo twardym etapie szlifowania po spiekaniu (duże straty narzędzia i niska wydajność); podczas gdy bariera rdzenia z azotku krzemu polega na rygorystycznym procesie spiekania w ultrawysokiej temperaturze pod ciśnieniem powietrza/z prasowaniem izostatycznym na gorąco oraz poufnej formule środków pomocniczych do spiekania zapewniających przenoszenie masy w fazie ciekłej przez wiązania kowalencyjne o niskiej temperaturze topnienia.

PRZEDV：Ta czarna technologia druku 3D przywraca ludzkie kości do życia DALEJ：Czym jest ceramika funkcjonalna i dlaczego zmienia nowoczesny przemysł?