什么是“理想陶瓷導(dǎo)熱粉體”？

隨著先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對原料粉體的要求也日益嚴(yán)苛。在普通陶瓷生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的礦物原料粉體，在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域已鮮少使用，基本上被性能更優(yōu)的化工原料粉體所取代。這些化工原料粉體因品質(zhì)差異被細(xì)致分類，各自應(yīng)用于不同檔次的產(chǎn)品之中。

那么，具體而言，陶瓷粉體需滿足哪些要求呢？普遍認(rèn)為，至少涵蓋以下幾個方面：

一、化學(xué)成分。首先，配比需準(zhǔn)確無誤，這是對所有粉體的基本要求。不同的化學(xué)成分及其含量對陶瓷制品的性能有著決定性的影響。理論上，按化學(xué)計量配比最為理想。例如，鈦酸鍶陶瓷中，鍶過量易導(dǎo)致燒結(jié)時重結(jié)晶，而鈦過量則可能阻礙燒結(jié)過程。其次，純度高也是關(guān)鍵，雜質(zhì)的存在有時會嚴(yán)重影響制品性能。以氧化鋁粉體為例，若含有鈉離子，可能對氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)和性能（如電阻率）產(chǎn)生不利影響。當(dāng)然，實(shí)際生產(chǎn)中會根據(jù)需求進(jìn)行摻雜，但這是受控的添加，不屬于雜質(zhì)范疇。值得注意的是，除反應(yīng)燒結(jié)外，化學(xué)成分一致指的是相同的化合物在燒結(jié)過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

二、相組成。粉體應(yīng)盡可能具備與陶瓷制品相同的物相，以避免燒結(jié)過程中的相變。盡管在某些情況下，相變有助于陶瓷的致密化，但大多數(shù)情況下，相變不利于燒結(jié)。例如，氧化鋁陶瓷燒結(jié)時通常采用α-相（剛玉相）粉料，若使用θ-相或γ-相粉料，燒結(jié)過程中相變導(dǎo)致的體積收縮難以控制，易使制品變形。對于氧化鋯陶瓷，燒結(jié)過程中的相變更會直接導(dǎo)致陶瓷開裂。

三、顆粒尺寸。一般而言，顆粒越細(xì)越有利于燒結(jié)。根據(jù)現(xiàn)有燒結(jié)理論，坯體致密度的速度與粉料大小成反比，顆粒越小，燒結(jié)越有利。然而，隨著超細(xì)和納米粉體的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律需加上“無團(tuán)聚體”的前提。團(tuán)聚體是由粉料顆粒間因各種力（如靜電力、范德華力等）形成的二次顆粒，其存在會導(dǎo)致差分燒結(jié)，影響制品質(zhì)量。無團(tuán)聚的粉料若過細(xì)，也存在其他問題，如易吸附雜質(zhì)、堆積密度低導(dǎo)致成型困難等。因此，顆粒度需在一定范圍內(nèi)，并非越細(xì)越好。

四、均勻性。粉料的均勻性往往被忽視，但其重要性不亞于前幾個方面。化學(xué)成分、顆粒大小等性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于均勻性。例如，鈦酸鋇粉料中鈦和鋇分布不均勻時，可能導(dǎo)致局部鋇離子過量，形成吸潮性Ba₂TiO₄，引起瓷片膨脹開裂。粒度分布不均也會影響燒結(jié)速度和顯微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響陶瓷性能。因此，對粉體顆粒度的要求是細(xì)且分布窄，最好為球形顆粒，以保證良好的流動性。

綜上所述，若粉體能同時滿足精準(zhǔn)配比、高純度化學(xué)成分，相組成與陶瓷制品一致，顆粒細(xì)且分布均勻無團(tuán)聚，以及良好的均勻性，則可被視為“理想陶瓷導(dǎo)熱粉體”。然而，現(xiàn)階段同時滿足這些條件仍極為困難，但我們相信隨著技術(shù)進(jìn)步，未來部分陶瓷粉體有望達(dá)到這一“理想”狀態(tài)。

內(nèi)容參考來源：李衛(wèi)科普

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