Förstå hemligheterna med formning, sintring och formkontroll av zirkoniumoxid och kiselnitrid i en artikel

2026-05-21

1. Grundläggande process för industriell keramisk produktionsprocess

Produktionen av industriell keramik (även känd som avancerad keramik eller teknisk keramik) är en rigorös process för att omvandla lösa oorganiska icke-metalliska pulver till precisionsdelar med hög hållfasthet, slitstyrka, hög temperaturbeständighet eller speciella elektriska egenskaper. . Dess standardprocess för kärntillverkning inkluderar vanligtvis följande Fem huvudstadier.

Pulverberedning Blanda rena råvaror exakt. För att få pulvret att ha god flytbarhet och bindningskraft vid efterföljande formning är det nödvändigt att tillsätta en lämplig mängd organiskt bindemedel, smörjmedel och dispergeringsmedel. Efter högpresterande kulkvarnsblandning och spraytorkning produceras ett granulerat pulver med jämn partikelstorleksfördelning.
Grön kropp bildas Beroende på produktens geometriska form och massproduktionsskala, pressas eller injiceras det granulerade pulvret i formen genom mekaniska medel. De huvudsakliga formningsmetoderna inkluderar torrpressning och kall isostatisk pressning ( CIP ), keramisk formsprutning ( CIM ) och tejpgjutning.
Grön bearbetning och avbindning Den formade gröna kroppen innehåller en stor mängd organiska bindemedel. Innan formell sintring måste den placeras i en avbindningsugn och långsamt värmas upp i luften för att orsaka pyrolys eller förångning (avfettning). Grönkroppens hårdhet efter avbindning är låg och det är lätt att utföra förberedande mekanisk bearbetning såsom borrning och skärning.
Högtemperatursintring Detta är ett kritiskt steg för att uppnå de slutliga mekaniska egenskaperna hos keramiken. Den frigjorda gröna kroppen placeras i en sintringsugn med hög temperatur. Massöverföring och bindning sker mellan kornen. Porerna töms gradvis ut. Den gröna kroppen genomgår kraftig volymkrympning och uppnår slutligen förtätning.
Precisionsbearbetning och inspektion Eftersom keramik efter sintring har extremt hög hårdhet (vanligtvis näst efter diamant) och har en viss grad av sintringsdeformation, om de vill uppnå dimensionstoleranser på mikronnivå eller ytjämnhet på spegelnivå, måste de vara hårt angivna och precisionsbearbetas genom diamantslipskivor och slippastor, och slutligen genomgripande genom koordinationsinstrument som t.ex. tredimensionell inspektion.

2. Jämförelse av processegenskaper mellan zirkoniumoxid och kiselnitrid

Bland modern avancerad strukturell keramik, zirkoniumoxid och kiselnitrid Två system är representerade. Den förra är en typisk oxidkeramik med utmärkt hög seghet och estetik; kiselnitrid Det är en oxidfri keramik med hög kovalent bindning och har utmärkt prestanda i hårdhet, termisk chockstabilitet och extremt höga temperaturer. Följande är en jämförelse av de viktigaste produktionsprocessparametrarna för de två.

Processdimension	Zirconia Keramik (ZrO₂)	kiselnitrid陶瓷 (Si₃N₄)
klassiskt sintringstemperatur grad	1350°C - 1500°C Förtätning kan slutföras under normal tryckluftsatmosfär och utrustningskostnaden är låg.	1700°C - 1850°C Högtryckskväve (1-10 MPa) måste införas för lufttryckssintring för att förhindra sönderdelning vid hög temperatur.
Linjekrympningskontroll	20 % - 22 % (stor och stabil) Pulverpackningsdensiteten är enhetlig och beräkningen av formförstärkningsfaktorn är extremt regelbunden.	15 % - 18 % (relativt liten men mycket flyktig) Påverkad av diffusions- och fasförändringshastigheten hos tillsatser i vätskefas är storlekskontrolltekniken svår.
Fasförändringar och volymeffekter	Det finns fasförändringsstress Vid kylning övergår den tetragonala fasen till den monokliniska fasen med en volymexpansion på 3%-5%, och stabilisatorer som yttriumoxid behöver införas för att förhindra sprickbildning.	Modifiering av fasförändring Under sintring omvandlas α-fasen till β-fasen och bildar en sammankopplande kolumnformad kristallstruktur, som avsevärt kan förbättra matrisens seghet.
Mainstream formningsprocess	Torrpressning/kall isostatisk pressning, keramisk formsprutning (CIM) Pulvret har hög densitet, god flytbarhet, enkel komprimering och massproduktion av speciella former.	Kall isostatisk pressning (CIP), gjutning Pulvrets inneboende densitet är låg, fluffig och svår att kompaktera, så flervägs högtrycks-CIP används ofta.

�� Produktionstips för industriell landning: Hjärtat av industriell keramiktillverkning ligger i Perfekt passform mellan "temperatur-tidskurva" och "krympningskompensation". Svårigheten med zirkoniumoxid ligger främst i det superhårda slipsteget efter sintring (hög verktygsförlust och låg effektivitet); medan kärnbarriären för kiselnitrid ligger i dess rigorösa ultrahöga temperatur lufttryck/varma isostatiska pressande sintringsprocess och den konfidentiella formeln för sintringshjälpmedel för kovalent bindning i flytande fas med låg smältpunkt.

PREV：Denna svarta 3D-utskriftsteknik väcker mänskliga ben till liv igen NÄSTA：Vad är funktionell keramik och varför förändrar den modern industri?