Das Sintern mit keramischen Werkstoffen ist ein Verfahren, bei dem keramische Pulverpartikel durch Erhitzen des "grünen" Presslings auf eine hohe Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes verfestigt werden.
Diese Erhitzung bewirkt, dass die Partikel diffundieren und sich mit benachbarten Partikeln verbinden.
Dadurch wird das keramische Material dichter und seine mechanischen Eigenschaften verbessern sich.
4 wichtige Schritte zum Verständnis des Prozesses
1. Konsolidierung von Keramikpulverpartikeln
Der Prozess beginnt mit einem "grünen" Pressling, d. h. einer Masse aus Keramikpulver, die zusammengepresst, aber noch nicht gebrannt wurde.
Dieser Pressling wird auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um die Partikeldiffusion in Gang zu setzen, aber unter dem Schmelzpunkt des Keramikmaterials liegt.
Durch diese Erhitzung werden die Partikel verfestigt und ihre Oberflächenenergie durch Verringerung der Dampf-Festkörper-Grenzflächen reduziert.
2. Verdichtung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Im weiteren Verlauf des Sinterprozesses verkleinern sich die Poren im Grünling oder schließen sich ganz.
Dies führt zu einer Verdichtung, bei der das Material kompakter und weniger porös wird.
Durch die Verringerung der Porosität verbessern sich die mechanischen Eigenschaften der Keramik, wie Festigkeit und Härte, wodurch sie für verschiedene Anwendungen geeignet ist.
3. Phasen der Sinterung
Die Sinterung erfolgt in der Regel in zwei Stufen.
In der ersten Phase wird der grüne Pressling in die gewünschte Form gebracht, die zunächst schwach und schlecht integriert ist.
In der zweiten Phase wird der geformte Pressling erhitzt, um die Bindemittel auszutreiben und die Keramikpartikel miteinander zu verschmelzen, so dass ein festes, vollständig integriertes Teil entsteht.
Dieses Verfahren ist kostengünstig und in hohem Maße wiederholbar, so dass es für die Herstellung komplexer keramischer Teile beliebt ist.
4. Verfahren zur Herstellung von keramischen Gegenständen
Das allgemeine Verfahren zum Sintern von Keramik umfasst das Mischen von Keramikpulver mit Wasser, Bindemittel und Entflockungsmittel, um eine Aufschlämmung zu bilden.
Diese Aufschlämmung wird dann sprühgetrocknet und in eine Form gepresst, um einen Grünkörper zu bilden.
Der Grünkörper wird zunächst bei niedriger Temperatur erhitzt, um das Bindemittel abzubrennen, und dann bei hoher Temperatur gesintert, um die Keramikpartikel zu verschmelzen.
Dieser Prozess wird durch eine thermische Analyse überwacht, um sicherzustellen, dass die richtigen Temperaturen für eine optimale Sinterung erreicht werden.
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