Keramische Materialien werden unter Druck stärker, insbesondere während des Sinterprozesses.
Hier finden Sie eine ausführliche Erklärung:
4 Schlüsselprozesse erklärt
1. Bildung des Grünlings
Keramische Werkstoffe sind zunächst ein Gemisch aus pulverförmigen oder körnigen Stoffen.
Diese Mischung wird unter hohem Druck entweder isostatisch oder axial gepresst, um einen Grünkörper zu bilden.
Durch dieses erste Pressen erhält das Material seine Grundform und eine gewisse strukturelle Integrität, es ist jedoch noch porös und relativ schwach.
2. Sinterprozess
Der Grünkörper wird dann in einen Sinterofen gegeben und auf sehr hohe Temperaturen erhitzt.
Während dieses Prozesses kommt es zu den folgenden Veränderungen:
Materialwanderung und Korngrenzenverschiebung
Bei hohen Temperaturen kommt es zu einer Materialwanderung der Pulverteilchen im keramischen Material.
Diese Bewegung trägt dazu bei, dass sich die Teilchen neu anordnen und die Teilchenagglomerationen beseitigt werden.
Auch die Korngrenzen bewegen sich, was für den Verdichtungsprozess entscheidend ist.
Porenbeseitigung und Schrumpfung
Im weiteren Verlauf des Sinterprozesses werden die Poren im Material allmählich beseitigt, und das Material schrumpft.
Diese Verringerung der Porosität und des Volumens führt zu einer dichteren Struktur.
Verdichtung und Erhöhung der Festigkeit
Die Beseitigung der Poren und die Neuanordnung der Partikel führen zu einer deutlichen Erhöhung der Dichte und Festigkeit der Keramik.
Dieser Verdichtungsprozess ähnelt der natürlichen Gesteinsbildung, wird jedoch beschleunigt und findet in einem viel kürzeren Zeitraum statt.
3. Fortgeschrittene Techniken und Weiterentwicklungen
Fortgeschrittene Techniken wie das Oszillierende Drucksintern (OPS) verbessern den Verdichtungsprozess weiter.
Beim OPS wird während des Sinterns ein kontinuierlicher oszillierender Druck ausgeübt, der Folgendes bewirkt:
Beschleunigung des Viskositätsflusses und des Diffusionskriechens
Dieser Mechanismus stimuliert die Kornrotation, das Gleiten der Korngrenzen und die plastische Verformung, die alle zu einer schnelleren Verdichtung beitragen.
Hemmung des Kornwachstums und Verstärkung der Korngrenzen
Durch Anpassung der Frequenz und Größe des oszillierenden Drucks wird die plastische Verformung verstärkt, was die Bildung von Korngrenzen und die vollständige Beseitigung von Restporen fördert.
4. Schlussfolgerung
Die Anwendung von Druck während des Sinterprozesses ist für die Verdichtung und Verfestigung von keramischen Werkstoffen entscheidend.
Techniken wie OPS beschleunigen nicht nur den Verdichtungsprozess, sondern verbessern auch die Gesamtqualität und Leistung von Keramikprodukten, so dass sie sich für anspruchsvolle Anwendungen eignen, die hohe Festigkeit und Zuverlässigkeit erfordern.
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