来自 文物考古 2019-08-15 04:52 的文章
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什么是陶瓷的晶界

陶瓷,一般是通过将粉末原料形成、烧成而获得的。经过这些工艺所制得的陶瓷,是由许多微晶聚集的多晶体构成,这就不可避免的存在着晶界。晶界不仅在陶瓷烧成过程中起着重要作用,而且还对得到的烧结体之物理、化学性能有很大影响。以往,在利用多晶体时,往往认为这些晶界带来不良影响,但近年来由于对属于陶瓷特征的这些晶界从积极方面加以利用的方法的开发和实用化,从而产生了由“用陶瓷也是可能实现的”,到“只有用陶瓷才能实现“这样的变化。

陶瓷的微观结构如图1所示,是由微晶、晶界、晶界析出物、晶界气孔、晶粒内析出物、晶粒内气孔等构成的。构成陶瓷主成分的微晶尺寸,一般由1微米至几十微米,结晶轴方是任意的。微晶直径与原料颗粒直径、杂质、烧成条件有关。陶瓷晶界有位错、空孔等晶格缺陷和晶格畸变存在。因而杂质易容集中,形成图1所示的晶界偏析层、层状析出物等。下面分项简述之。

晶界偏析层 一般,将在晶界由偏析的杂质离子所形成的层称为晶界偏析层。晶界偏析层厚度由20埃至1微米。在晶界,因为形成远远超过一般固溶界限的固溶,所以,可以发现与结晶内部晶相明显不同的物质。

层状析出物 在含有杂质特别多而超过固溶界限时,杂质作为另外的结晶相在晶界析出。这种析出物有层状和粒状之分。层状析出物通常由液相烧结所造成。晶界析出物的熔点比陶瓷的烧结温度低时,产生液相烧结。在液相的浸润性良好时,完全浸透微晶晶界,各个微晶被液相包围,形成层状偏析层。ZnO非线性电阻是熟知的实例。

粒状析出物 杂质的量超过结晶固溶量,其熔点比烧结温度高时,杂质呈粒状在晶界析出。MgO作为添加剂可用于透明氧化铝陶瓷,但如添加量较多,则会在晶界析出MgAl2O4,从而降低透光性。

晶界独具的物理、化学现象是:控制晶界引起的生成反应;由晶界形成结合,等。图2所示是晶界的物理化学现象及其应用实例。

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