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陈德良教授:先进陶瓷粉体材料制备与应用中的共性关键技术(报告)

作者:XYC 时间:2022-08-14 分类:

先进陶瓷是战略性新材料的重要部分,在新能源、热管理、半导体、低碳科技、复合材料等产业拥有不可或缺的作用,而陶瓷粉体材料是先进陶瓷及复合材料获取的基础和前提。陶瓷原料粉体的特性,诸如颗粒度、颗粒形状、粒度分布、比表面积、团聚状态以及相组成等决定着陶瓷在烧结过程中形成的显微结构,因此对其制备与应用的研究在先进陶瓷产业发展中至关重要。

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陶瓷是一种多晶体材料,它是由晶粒和晶界所组成的烧结体。决定陶瓷材料性能的主要因素有组成和显微结构,即晶粒、晶界、气孔或裂纹的组合性状,因此为了达到好的显微结构,先进陶瓷对粉体原料的特性通常有以下的要求:

(1)化学组成精确。对先进陶瓷而言,化学组成直接决定了产品的晶相和性能;

(2)化学组成均匀性好。如果化学组分不均匀将会导致局部化学组成的偏离,进而产生局部相的偏析和显微结构的差异和异常,同时导致最后烧结体性能的下降;

(3)纯度高。要求粉体中杂质含量低,杂质的存在将会影响到粉体的工艺性能和烧结体的物理、化学性能;

(4)适当小的颗粒尺寸。颗粒尺寸适当小可以降低烧结温度和有效降低烧结体的颗粒尺寸,同时能满足陶瓷材料的要求小于临界尺寸;

(5)球状颗粒,且尺寸均匀。球形颗粒的流动性好,颗粒堆积密度高,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孔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。

(6)分散性好,团聚少。需尽量减少软团聚和硬团聚。

随着工业技术的发展,陶瓷粉体的超细化得以迅速推广,超细粉体的制备技术也日趋成熟,但在超细粉体的生产规模化和应用上仍存在一些问题。由于超细陶瓷粉体的比表面积大,表面能高,具有很高的活性处于非热力学稳定状态且在使用过程中分散性差易于团聚,所以在应用上还存在着技术瓶颈。同时,科技的飞速发展也对产品的综合性能突出了更高的要求,高性能复合材料的发展已成为一大热点,因此在制备和应用的过程中需要通过对其进行表面改性处理,调控界面结构,以更好地发挥其特殊的功能效应。

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长期以来,研究人员分别从陶瓷粉体的制备与性能调控、陶瓷烧结工艺与烧结基础理论、烧结新技术与新装备等领域进行了广泛而深入的研究,对于不同种类的先进陶瓷来说,一些关键共性技术有着触类旁通的指导作用,只有深入理解陶瓷制备过程中的作用原理,才能更好地解决陶瓷在各行各业的实际应用问题,推动产业更进一步发展。

注: 东莞市夏阳新材料有限公司创立于2001年,是一家以技术研发、精密制造和全球销售先进陶瓷、硬质合金和其他新材料并提供全套的定制应用解决方案的公司。公司通过不断的技术提升和自主创新研发,在精密机械、光伏能源、新能源、汽车、化工、医疗、半导体等领域都有着广泛的客户群体,同时与各大研究院校保持深度研发合作,并成为清华大学研究生实习基地。夏阳在国内市场广受好评的同时也深耕国际市场,累计为全球超2000家企业提供了全套的定制应用解决方案并有着良好的口碑。未来夏阳将在各大领域继续前进,做全球新材料应用的领航者。