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氧化锆陶瓷粉体的制备采用烧结粉碎法

来源:www。taocibang。net(明睿陶瓷)作者:氧化锆陶瓷厂家更新时间:2016-01-05 点击:次

氧化锆陶瓷粉体的制备通常采用传统的烧结粉碎法,但这种方法耗时长、能耗高、污染大。此外,还有化学沉淀法、溶胶凝胶法、熔剂蒸发法、水热法、乳化液法、喷雾热分解法、蒸发一凝聚法、气相化学反应法等,这些方法各有特点。但近年来,自蔓延燃烧技术作为陶瓷粉料的一种新的制备方法愈来愈显示出其优越性。

氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷棒

氧化锆陶瓷粉体自蔓延燃烧技术是利用反应物之间高化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。利用自蔓延燃烧技术合成氧化锆陶瓷粉体具有反应时间短、污染小,通过化学反应自身放热维持反应进行等特点。因此,采用自蔓延燃烧技术合成氧化锆陶瓷粉体是对传统制备工艺的挑战,它将为粉体合成开辟了新的途径。

自蔓延燃烧技术的原理
  SHS技术是基于放热化学反应的基本原理,利用外部能量诱发局部化学反应(点燃),形成化学反应前沿(燃烧波),此后,化学反应在自身放热的支持下继续进行,表现为燃烧波蔓延至整个体系,最后合成所需的材料。这是一种高放热反应,参与反应的物质一般在固—固,固—气介质中进行,但最终产物一般是固态。其主要特征是反应只需局部点火引发燃烧波,并使其在原料中传播以实现系统的合成过程

自蔓延反应形式主要有两种:直接合成法和Mg热、A1热合成法。直接合成法是两种或两种以上反应物发生反应直接合成产物,而无需中间反应。但该方法一般需要特制的反应器,设备复杂,多用于粉末冶金领域中制取难熔的金属间化合物和金属基陶瓷等。Mg热、A1热合成法是采用活拨金属首先把金属或非金属元素从其氧化物中还原出来,之后通过还原出的元素之间的相互反应来合成所需的化合物。

SHS技术制备氧化锆陶瓷粉体的工艺流程

SHS技术与其他制粉技术相比的优点在于

(1)节省时间,充分利用能源;

(2)所需要的设备、工艺简单

原材料制备——压制成型——预热——点火引燃——青蔓延高温合成——机械破碎——产品性能测试

(3)产品纯度高(因为自蔓延燃烧能产生高温,使某些不纯物质蒸发掉了),反应转化率接近100%;

(4)不仅能生产粉末,如果同时施加压力,还可以得到高密度的燃烧产品;

(5)产量高(因为反应速度快);

(6)可以扩大生产规模,从实验室走向生产所需时间短,而且大规模生产的产品质量优于实验室生产的产品;

(7)能够生产新产品,例如立方氮化钽;

(8)燃烧过程中,材料经历了很大的温度变化,非常高的加热和冷却速率使生产物中缺陷和非平衡相比较集中,因此某些产物比用传统方法制造的产物更具有活性,例如更容易烧结;

(9)可以制造某些非化学计量比的产品,中间产物以及亚稳相等。其工艺流程如图2所示。混合反应物时,粉料颗粒的大小、形状等将直接影响燃烧反应。对反应物进行加压时,压实密度将影响整个燃烧过程燃烧波的稳定性。根据合成产物的不同选取不同的反应容器(密封或不密封容器)。SHS合成技术的点火方法可分为整体加热法和局部加热法围。整体加热是将整个反应物以恒定的加热速度在炉内加热,直到燃烧反应自动发生。而局部点火法是利用热辐射、金属线圈、激光诱导、电火花、化学炉、电热、微波等高能量进行点火,一旦点燃,反应就以波的方式自持续传播。根据不同体系的绝热的理论与实验数据决定理想的点火方式。

 

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