Einführung von 10 Sinterprozessen für Aluminiumoxidkeramik (5-10)
Einführung von 10 Sinterprozessen für Aluminiumoxidkeramik (5-10)
5. Mikrowellenerwärmungsmethode Sintern
Beim Sintern durch Mikrowellenerwärmung wird die Wechselwirkung zwischen Mikrowellen und Keramik genutzt, da der dielektrische Effekt sowohl das Keramikinnere als auch das Keramikäußere sintert. Das Mikrowellen-Sinterverfahren unterscheidet sich von anderen Sinterverfahren. Der Heißluftstrom erfolgt von innen nach außen, wodurch das Gas im Keramikkörper nach außen diffundiert. Gleichzeitig machen Mikrowellen die Kristallpartikel aktiver und leichter zu wandern, um die Verdichtung zu fördern.
Im Vergleich zu anderen Sintermethoden kann sich das Mikrowellensintern schnell erwärmen und sintern, bei einer Umgebung mit gleichmäßiger Temperatur, geringer thermischer Belastung und ohne Umweltverschmutzung. Die Sintertemperatur beim Mikrowellensintern ist im Vergleich zur Sintertemperatur beim konventionellen Sintern um 100 °C bis 150 °C reduziert und die Sinterzeit ist fast eine Größenordnung kürzer als beim konventionellen Sintern. Unter den gleichen Bedingungen ist die Dichte des Mikrowellensinterns offensichtlich höher als die des herkömmlichen Sinterns. Durch Mikrowellensintern können Produkte mit komplexen Formen gesintert werden, und die gesinterte Keramik weist kleine Kristallpartikel, eine gute Gleichmäßigkeit und eine gute Bruchzähigkeit auf.
6. Mikrowellen-Plasmasintern
Im Vergleich zum herkömmlichen Sintern kann das Mikrowellen-Plasmasintern unter gleichen Bedingungen die Sintertemperatur um 200 °C senken und weist eine schnelle Sintergeschwindigkeit, kleine Korngröße und hohe mechanische Festigkeit auf. Ein Grund dafür, dass das Sintern mit Mikrowellenplasma die Verdichtung fördert, ist der schnelle Temperaturanstieg, der das Wachstum von Kristallpartikeln aufgrund der Oberflächendiffusion verringern kann. Es bietet eine starke Antriebskraft und eine kurze Distanz für die Volumendiffusion und Korngrenzendiffusion. Dadurch wird die Sintertemperatur der Aluminiumoxidkeramik gesenkt und die Kristallkörner verfeinert.
7. Entladungsplasmasintern
Das Entladungsplasmasintern ist eine neuere Sintermethode, die in den letzten Jahren entwickelt wurde. Es nutzt Pulsenergie und das durch Pulsdruck erzeugte augenblickliche Hochtemperaturfeld, um die spontane Erwärmung der Kristallkörner in der Keramik zu erreichen und die Körner zu aktivieren. Das Verfahren bietet die Vorteile eines schnellen Temperaturanstiegs, eines schnellen Temperaturabfalls und einer kurzen Wärmeerhaltungszeit, wodurch das Wachstum von Kristallkörnern unterdrückt, die Vorbereitungszeit von Keramik verkürzt und Energie gespart wird. Beim Entladungsplasmasintern handelt es sich eigentlich um eine neue Heißpress-Sintermethode. Die erhaltenen Keramikproben weisen gleichmäßige Körner, hohe Dichten und gute mechanische Eigenschaften auf. ,Es ist eine wertvolle und vielversprechende Sintermethode.
Bei der Herstellung hochreiner Aluminiumoxidkeramik durch Sintern mit Entladungsplasma hat die Aufheizrate einen großen Einfluss auf die Sinterverdichtung von Proben in verschiedenen Stadien. In der Anfangsphase des Sinterns kann die schnellere Aufheizrate die Dichte des Gesinterten erhöhen Körper, während im späteren Stadium des Sinterns die schnellere Erwärmungsrate zu einer verringerten Dichte des Sinterkörpers führt.
8.Zweistufiges Sinterverfahren
Bei der zweistufigen Sintermethode wird die Probe auf eine bestimmte Temperatur (T1) erhitzt, um die unterkritischen Poren des keramischen Halbzeugs zu beseitigen. Anschließend wird sie auf eine niedrigere Temperatur (T2) reduziert, um eine Verdichtung zu erreichen. Da in der Niedertemperatur-Sinterstufe des zweistufigen Sinterverfahrens die Aktivierungsenergie der Korngrenzenmigration höher ist als die Aktivierungsenergie der Korngrenzendiffusion, wird diese Stufe hauptsächlich von der Korngrenzendiffusion dominiert. Daher ist das keramische Halbzeug in der zweiten Stufe des zweistufigen Sinterprozesses kontinuierlich dicht, die Körner wachsen jedoch nicht zu schnell. In der Niedertemperatur-Sinterstufe des zweistufigen Sinterverfahrens besteht die Voraussetzung für die vollständige Verdichtung des keramischen Halbzeugs darin, dass während des Schrumpfens des keramischen Halbzeugs die Poren im keramischen Halbzeug allmählich werden geschlossene Poren.
9.Zweistufiges Mikrowellen-Sinterverfahren
Das zweistufige Sintern kann in einem herkömmlichen Sinterofen durchgeführt werden, die Ausrüstungskosten sind niedrig und es hat einen hohen Anwendungswert. Allerdings handelt es sich beim zweistufigen Sintern um einen relativ langsamen Sinterprozess, da dieser über längere Zeit am zweiten Temperaturpunkt warm gehalten werden muss. Mikrowellenerwärmung hat normalerweise die Vorteile einer Gesamterwärmung und einer schnellen Erwärmung. Nur wenige Studien haben Mikrowellenerwärmung mit zweistufiger Erwärmung kombiniert. Allerdings kann die Mikrowellenerwärmung die Sintertemperatur senken und die Sinterzeit verkürzen, was dazu beiträgt, die Körner weiter zu verfeinern und den Produktionszyklus des zweistufigen Verfahrens effektiv zu verkürzen.
10.Hochvakuumsintern
Hochvakuumsintern ist eine Sintertechnik zum Sintern von keramischen Halbzeugen unter Hochvakuumbedingungen. Vakuumsintern hat die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler bei der Herstellung von Keramiken mit geringer Porosität und geringer Größe auf sich gezogen, da es Vorteile wie die Verringerung der Heizrate, die Unterdrückung von abnormalem Kornwachstum und die Reduzierung unregelmäßiger Porosität bietet.
Hochvakuumsintern kann nicht nur einige Eigenschaften hochreiner Aluminiumoxidkeramik verstärken, sondern auch Verunreinigungen an den Korngrenzen und Poren im Sinterkörper reduzieren. Bei der Herstellung hochreiner Aluminiumoxidkeramik durch Vakuumsintern gehen die Sauerstoffionen im Aluminiumoxid-Kristallgitter leicht verloren und es bilden sich zahlreiche Sauerstoffionen-Leerstellen. Die Aluminiumionenkonzentration ist relativ erhöht, was zu einer Beschleunigung des Aluminiumionendiffusionsprozesses führt und das Sintern erleichtert.
