A essência da sinterização é que o bloco de pó é aquecido em um ambiente ou atmosfera apropriada e, por meio de uma série de alterações físicas e químicas, a ligação entre as partículas de pó sofre uma mudança qualitativa. A resistência e a densidade do bloco aumentam rapidamente e outras propriedades físicas e mecânicas também são significativamente melhoradas. O desempenho dos materiais cerâmicos não está apenas relacionado à sua composição química, mas também intimamente relacionado à sua microestrutura. Após a conclusão da formulação, mistura, conformação e demais processos, a sinterização é o processo chave para obter a microestrutura esperada do material e dotá-lo de diversas propriedades.

A sinterização é um processo que reduz os poros do corpo formado, aumenta a ligação entre as partículas e melhora a resistência mecânica. Durante o processo de sinterização, à medida que a temperatura aumenta e o tempo de tratamento térmico se prolonga, o número de poros diminui e a força de ligação entre as partículas aumenta. Quando uma determinada temperatura e tempo de tratamento térmico são atingidos, o tamanho do grão aumenta e a resistência mecânica diminui. De acordo com os princípios termodinâmicos, a sinterização é um processo no qual a energia total de um sistema é reduzida. Em comparação com materiais a granel, os pós têm uma grande área superficial específica e os átomos superficiais têm energia muito maior do que os átomos internos. Ao mesmo tempo, vários defeitos de rede também existem dentro das partículas de pó durante o processo de fabricação. Qualquer sistema tem tendência à transição para o estado de menor energia, que é a força motriz do processo de sinterização, ou seja, a transição do compacto para o compacto sinterizado é o processo de transição do sistema de um estado metaestável para um estado estável. .

No entanto, a sinterização geralmente não pode ser realizada automaticamente porque a sua energia inerente não consegue ultrapassar a barreira energética e deve ser aquecida a uma determinada temperatura antes de poder prosseguir. A sinterização é um processo complexo de mudanças físicas e químicas. Após pesquisas de longo prazo, o mecanismo de sinterização pode ser resumido da seguinte forma: â fluidez, â¡ evaporação e aglomeração; ⢠Difusão de volume; ⣠Difusão de superfície: difusão de contorno de grão; Fluxo de plástico, etc. A prática provou que é difícil explicar todos os processos de sinterização usando um único mecanismo. A sinterização é um processo complexo que resulta da interação de múltiplos mecanismos. Durante o processo de sinterização, as principais alterações ocorrem no tamanho e formato dos grãos e poros. Tomando o processo de sinterização de cerâmica Al2O3 como exemplo para ilustrar o processo de sinterização de materiais cerâmicos: Al2O3 cerâmicageralmente contêm várias dezenas de por cento de poros durante o crescimento e a falha, e há apenas contato pontual entre as partículas. Sob a força motriz da energia superficial reduzida, a substância preenche as áreas do pescoço e dos poros entre as partículas através de diferentes vias de difusão, fazendo com que o pescoço cresça gradualmente e o volume ocupado pelos poros diminua gradualmente. Os limites dos grãos formam-se gradualmente entre pequenas partículas e a área dos limites dos grãos continua a se expandir, tornando o corpo mais denso. Durante este processo considerável, os poros conectados encolhem continuamente e os limites dos grãos entre duas partículas encontram os limites dos grãos adjacentes, formando uma rede de limites dos grãos: os limites dos grãos se movem e os grãos crescem gradualmente. O resultado é a redução da porosidade e o aumento da densificação, até que os poros deixem de estar conectados entre si, formando poros isolados distribuídos na intersecção de vários grãos.


Neste ponto, a densidade do corpo verde atinge mais de 90% da densidade teórica, e a fase inicial da sinterização termina aqui. Continuando no estágio posterior de sinterização, os poros isolados se difundem para os limites dos grãos para eliminá-los, ou em outras palavras, as substâncias nos limites dos grãos continuam a se difundir e preencher os poros, permitindo que a densificação continue enquanto os grãos continuam a crescer uniformemente. Geralmente, os poros se movem junto com os limites dos grãos até que ocorra a densificação, resultando em um material cerâmico denso. Se a sinterização continuar a altas temperaturas, será um processo simples de movimento dos limites dos grãos e crescimento dos grãos. O crescimento do contorno de grão não é a ligação mútua de pequenas partículas, mas o resultado do movimento do contorno de grão. O movimento dos limites dos grãos com diferentes formatos varia. Os limites de grãos curvados sempre se movem em direção ao centro da curvatura. Quanto menor o raio de curvatura, mais rápido será o movimento. Durante o processo de crescimento do grão na fase posterior da sinterização, pode ocorrer um fenômeno onde a taxa de migração dos poros é significativamente menor do que a dos limites dos grãos. Neste momento, os poros se desprendem dos limites dos grãos e ficam envolvidos dentro dos grãos. Posteriormente, devido a fatores como o alongamento do caminho de difusão do material e a diminuição da taxa de difusão, tornou-se quase impossível continuar com a redução e eliminação dos poros. Neste caso, é difícil sinterizar mais para melhorar o grau de densificação, mas o tamanho do grão continuará a crescer, e até mesmo o crescimento anormal de alguns grãos pode ocorrer, fazendo com que mais pequenos poros residuais fiquem presos profundamente nos grãos maiores.

Após a sinterização, as alterações macroscópicas do corpo cerâmico Al2O3 â são: encolhimento de volume, aumento de densidade e aumento de resistência. Portanto, o grau de sinterização pode ser medido por indicadores como a taxa de encolhimento, porosidade ou a relação entre a densidade aparente e a densidade teórica do corpo verde.

A sinterização de cerâmica pode ser dividida em sinterização em fase sólida e sinterização em fase líquida. Substâncias de alta pureza geralmente não apresentam fase líquida à temperatura de sinterização e pertencem à sinterização no estado sólido. Por exemplo, cerâmicas estruturadas em óxido de alta pureza são principalmente sinterizadas em cerâmica por meio de sinterização no estado sólido. E alguns geralmente apresentam fase líquida durante a sinterização, que pertence à sinterização em fase líquida. Além disso, a sinterização pode ser dividida em duas categorias com base na presença ou ausência de pressão externa: sinterização sem pressão e sinterização sob pressão. Sinterização por pressão, também comumente conhecida como sinterização por prensagem a quente.

Óxidos puros ou pós compostos são formados em corpos verdes com contatos apenas pontuais entre as partículas, resultando em baixa resistência. No entanto, através da sinterização, embora não haja força externa ou reação química durante a sinterização, as partículas em contato pontual podem unir-se firmemente em um corpo cerâmico duro e de alta resistência, impulsionado pela energia superficial das partículas de pó.

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