先进陶瓷粉体有哪些特性

 氧化锆陶瓷粉体的性质对制备先进陶瓷的质量是十分重要的，这里的“质量”除了指产 品性能优良与重复性好之外，还包括工艺性能优良且稳定性好。为能达到这种理 想状态．先进陶瓷粉体应具有如下一些特性。

(1) 化学组成精确
化学组成精确是一个最基本的要求，因为对先进陶瓷而 言．不同化学组成直接决定了产晶的品相和。陛能，若化学组成产生偏离，其结果 将会是面目全非。如PZT压电陶瓷．当Zr：Ti=52：48时，正是三方相与四方 相的相界，当设计的组成落在四方相区内，其产品的压电性能与四方相相对应， 若偏离到三方相区内．则产品的压电性能将与设计的要求大不相同，不符合产品 质量的要求；如在SrTiO、j中，SrO过量会使烧结时出现液相．导致二次重结晶， 而TiO2过量则会阻碍烧结。

(2) 化学组成均匀性好
化学组成均匀性好即表示化学组成分布得均匀一 致，如果化学组成分布得不均匀，将会导致局部化学组成的偏离，从而影响粉料 的烧结及制品的性能。因为成分分布的不均匀常造成局部熔点降低，出现液相， 促进晶粒生长，或导致二次重结晶，或局部难以烧结，导致制品的显微结构的不 均匀。致密度不高，对制品性能将产生不利影响．从而遣成陶瓷产品的性能下 降，重复性与一致性变差。

(3) 纯度高

纯度高要求粉体中杂质含量要低，特别是有害的杂质含量要尽 可能的低，因为杂质的存在将会影响到粉体的丁艺性能和产品的物理性能。为了 保证粉体的纯度，首先在选用原材料时，就应该严格控制；其次在制备过程中， 应尽量避免有害杂质的引入。粉体的化学成分关系到先进陶瓷的各项性能是否能 够得到保证。材料中含杂质的情况，对烧结过程也有不同程度的影响。尽管杂质 不一定都有害，但对粉料通常都有一个纯度的要求．对于纯度不够的粉料应忌用 或慎用。但需指出，对原料的纯度也应有合理的要求，不能盲目追求不必要的纯 度，而造成经济上的浪费，在满足产品性能的前提下尽量采用价格低廉的原料． 对于杂质要作具体分析，有的不仅无害，反而是有益的。例如有些杂质能与主成 分形成低共熔物而促进烧结；有Ⅲ、V族或Ⅱ、Ⅵ族杂质能作离子价补偿而提高 电气性能等。这正是采用不同批量而相同纯度的原料，往往却得不到相同性能产 品的主要原因。当更换碳化硅陶瓷原料批号或产地时，除应注意其纯度外，还应注意杂质类 型与含量，分析可能对产品产生的影Ⅱ向．并通过小批量试验而加以证实。

陶瓷探头支撑

(4) 适当小的颗粒尺寸
粉体颗粒尺寸的大小是决定其烧绪性能的重要因 素，在一定的烧结温度下，烧结速率与颗粒大小（如颗粒半径）的某一次方成反 比，所以颗粒大小常常决定了粉料的烧结性能。粒度越细、结构越不完整，其活 性（不稳定性、可烧结性）越大，不但可降低烧成温度，而且还可展宽烧结温度范围，越利于烧结的进行。

(5)颗粒呈球状且尺寸均匀单一
粉体颗粒最理想的外形应是球形，因为球 形颗粒粉体的流动性好，颗粒堆积密度高（理论计算值为74%）．气孔分布均 匀，从而在成型与烧结致密化过程中，可对晶粒的生长和气}L的排除与分布进行 有效的控制，以获得显微结构均匀、性能优良、一致性好的产品。此外，粉体颗 粒尺寸应均匀单一，因为颗粒尺寸差别大的粉料，烧结后颗粒较大的区域往往不 致密，并且大颗粒常常会成为二次重结晶的核，导致个别晶粒的异常长大，从而 严重地影响到显微结构和产品的性能。因此，颗粒尺寸的差别越小越好，最理想 的是所有颗粒具有同一尺寸，即所谓的陶瓷环单尺寸颗粒，这样的粉料如不团聚，其成 型性能好，得到的素坯显微结构均匀，密度高，气}L尺寸分布单一，从而使其在 致密化过程中，可对显微结构的发展达到有效的控制。实际上，粉体颗粒尺寸均 匀单一的要求是很难达到的，只能在颗粒分布曲线上，使其颗粒尺寸分布非常狭 窄，也就是说，只能达到近似地均匀单一。

(6)分散性好无团聚
理想的粉体应该是由单个的一次颗粒组成，不能有团 聚体存在。所谓“一次颗粒”是指粉体中最基本的颗粒。而团聚体则是指粉料中 一定数量的一次颗粒，由于备种力的相互作用（如静电力、范德瓦耳斯力、液体 存在于颗粒间形成的毛细管力等），相互之间形成一定强度的键；或由于在煅烧 过程中，在表面张力作用下，通过扩散在颗粒间形成瓶颈而使颗粒间以固相桥相 连接，而形成一定大小的二次颗粒。通常由于静电力、范德瓦耳斯力等引起的颗 粒的团聚，颗粒间的键较弱，其团聚体的强度也较低，在成型过程中，一定的压 力可将这种团聚体破碎；而由于粒子互相扩散，颗粒间形成固体桥的团聚体，其 强度比较高，成型不易被破碎，需要用比较强烈的手段，如加入分散剂、球磨、 强超声处理等，方可予以破碎。前者成为软团聚体，后者为硬团聚体，这两种小 同性质的团聚体，它们内部颗粒键合情况不同，软团聚体内颗粒接触较弱，容易 被破坏而分散为一次颗粒，而硬团聚体内颗粒间形成固体桥联，比较难被破坏； 因而无团聚体或闭聚体较少的粉体，被视为分散陀好的粉体。

以上对粉体提出的委求，是理想化的．有屿要求是相互制约的，实际上很难 完全达到．如粉料过细·容易吸附杂质，易团聚等。在实践中．人们只能不断创 新与改进粉体制备技术与方法，以努力去接近这牡理想化的要求并在复杂的相 互制约中寻找其平衡点。这里应该强调说明，对于小同的陶瓷零件陶瓷材料，由T各具特 殊性．则对其粉体的性能要求也应有所侧重，如对一些功能陶瓷如BaTi3、 PLZT等，由于对性能的要求偏重于它们的铁电、压电性，所以对粉料的化学和 结构特性的要求较高；而对一曲结构陶瓷，如四方相YTZP、Si3N4，等,其力学 性能是最主要的，故对粉料要求偏重于其物理性能和结构性质。