Ceramic Sintering: Understanding Volume Reduction Phenomena (باللغة الإنجليزية)

وقد اجتذبت الكثافة، باعتبارها معلما هاما لقياس جودة الخزف المقاوم للتآكل، اهتماما كبيرا. يتم حساب الكثافة بقسمة كتلة السيراميك على حجمه. وقد وجدت الأبحاث أنه خلال عملية تلبيد السيراميك المقاوم للتآكل، فإن التغير في الكتلة ليس كبيرا، ولكن الحجم يمكن أن يتقلص بنسبة أكثر من 40 ٪. ولذلك، فإن تقليل الحجم هو عامل حاسم يؤدي إلى زيادة كثافة السيراميك المقاوم للتآكل. لماذا ينكمش الحجم خلال عملية تلبيد السيراميك؟وتتمثل الأسباب الرئيسية لانخفاض الحجم أثناء تلبيد السيراميك فيما يلي:

1. تكثف الجسيمات

• كما يتم تسخين جزيئات مسحوق السيراميك خلال عملية التلبيد، فإنها تخضع لعملية تسمى التكثيف. وهذا ينطوي على إعادة ترتيب وتعبئة الجسيمات لتحقيق بنية أكثر ضيقا.

• انخفاض المسامية يؤدي إلى انخفاض في الحجم الكلي للمواد.

2. إزالة المسام:

• تؤدي عملية التسخين في تلبيد السيراميك إلى التخلص من المسام داخل المادة. عندما تغلق المسام أو تختفي، تصبح المادة أكثر حزما، مما يؤدي إلى انخفاض في الحجم.

3. التحول المادي:

• بعض المواد الخزفية تخضع لتحولات مرحلية أثناء التلبيد. على سبيل المثال، قد يمر الخزف القائم على الطمي من خلال تغييرات في البنية البلورية أو حالة الماء.

• هذه التحولات يمكن أن تؤدي إلى انخفاض في الفراغات بين الجسيمات والمساهمة في تقلص الحجم الكلي.

4. تكوين العنق المعلق:

• عندما تكون الجسيمات المتجاورة في اتصال وثيق أثناء التلبيد، تتشكل الأعناق بينها. هذه العملية هي جزء من آلية التلبيس.

• ويساهم تشكيل الأعناق وإعادة ترتيب الجسيمات اللاحقة في تقليل الفراغات، مما يتسبب في تقلص المادة.

5. تبخر المكونات المتطايرة

• قد تحتوي بعض المواد الخزفية على مكونات متطايرة أو ماء. وتؤدي عملية التسخين إلى تبخر هذه المواد المتطايرة، مما يؤدي إلى انخفاض الحجم.

6. التقلص الحراري:

• المبدأ العام للانقباض الحراري ينطبق أثناء التلبيس. عندما يتم تسخين المادة ثم تبريدها، فإنها تخضع للانكماش الحراري، مما يساهم في الانكماش العام.

إن فهم العوامل التي تؤثر على تقليل الحجم أثناء تلبد السيراميك والتحكم فيها أمر بالغ الأهمية لتحقيق الخصائص النهائية المرغوبة للمنتج الخزفي. تعديل معلمات التلبيس، مثل درجة الحرارة، ومعدل التسخين، ومدة الانتظار، يمكن استخدامها لتحسين عملية التلبيس والتحكم في الأبعاد النهائية للمواد الخزفية.