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先進陶瓷粉體的固相合成法

固相法是一種設備和工藝簡單、便于工業(yè)化生產的粉體制備方法,也是目前在科研和工業(yè)化生產中采用的最主要的一種先進陶瓷粉體制備方法。
固相法是以固態(tài)物質為原料,遁過一定的物理與化學過程制備陶瓷粉體的方法:它不像氣相法和液相法伴隨有氣相一固相、液相一固相那樣的狀態(tài)(相)變化,制得的固相粉體和最初固相原料可以是同一物質,也可以不是同一物質。
 
1.原料的準備
固相原料可以是天然礦物、化工原料(氧化物)、化學試劑等。最早固相法的起始原料多為天然礦物,如黏土、長石、石英、滑石、方解石、膨潤土、菱鎂礦、硅灰石等,通常被稱為傳統(tǒng)固相法。而氧化物陶瓷則采用工業(yè)氧化物原料為固相材料,是結構陶瓷、裝置陶瓷和絕緣陶瓷基片等所常采用的。
 
2. 配料及混合
陶瓷所需組分的固相原料按照制品要求的比例稱重后.要經過充分混合(其中也包含著一定的細化作用),使其分布均勻,各原料之間處于充分接觸的狀態(tài),以利于混合物在下一階段的合成。混合是一個物理過程,一般可分為干混與濕混兩種,混合的主要設備有振動磨機與球磨機等。
 
3. 原料的合成
混合物在一定的溫度下,各組分之間的化學反應進行得比較充分和完全,才能獲得所需的物相。由于這種化學反應是在固相之間發(fā)生的,所以也稱為固相反應(亦稱合成)。作為固相反應,事實上包含有很多內容,如化合反應、分解反應、固溶反應、氧化還原反應、出溶反應以及相變等。實際工作中往往幾種反應同時發(fā)生,并且反應生成物需要粉碎。這里側重介紹如下幾種反應。
(1)化合反應法
化合反應法是兩種或者兩種以上的粉末,經混合后在一定的熱力學條件和氣氛下反應而成為復合物粉末,有時也伴有一些氣體逸出。
(2)熱分解反應法
熱分解反應不僅僅限于固相,氣體和液體也可發(fā)生熱分解反應。
(3)氧化物還原法
在現代工業(yè)生產中,非氧化物陶瓷的原料粉末一般采用氧化物還原方法制備.或通過還原碳化,或者還原氮化實現。
(4)自蔓延高溫合成法  
自蔓延高溫合成法技術最早于1967年由蘇聯(lián)科學冼結構宏觀動力學研究所研究成功,現已經能用這一技術生產近千種化合物粉末。該技術制取粉末可橛括為以下兩大方向。
①元素合成
如果反應中無氣相反應物也無氣相產物,則稱為無氣相燃燒。如果反應在固相和氣相混雜系統(tǒng)中進行,則稱為氣相滲透燃燒。
②化合物合成
用金屬或非金屬氧化物為氧化劑、活性金屬為還原劑(如Al、Mg等)的反應即為一例。這實際上是前面談到的化合法,或稱之為Al(或Mg)熱法。
(5)爆炸法
爆炸法是利用瞬間的高溫高壓反應制備微粉的方法,足一種連續(xù)粉體制備工藝,制備出的粉體呈球形,尺寸一般在20~30nm范圍。
 
4.細化過程
經合成后獲得具有所需物相的物料,再經過細化,才能成為制備陶瓷產品所需的粉體(或瓷料)。在固相法中,細化均采用機械方法,因而也稱粉碎,對于先進陶瓷而言.最常用的粉碎設備有振動磨機、球磨機、膠體磨機、氣流粉碎機等,之后又發(fā)展并出現了偏心球磨機和砂磨機等。


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本文“先進陶瓷粉體的固相合成法”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2017-02-20 14:48:28
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