陶瓷烧结气氛分类与工艺有哪些？紧密陶瓷烧结气（烧成气氛）是陶瓷烧结工艺中的关键参数，直接影响材料的微观结构、物理性能和外观特征关键词：烧结气氛 sintering atmosphere

　　1. 烧成气氛的分类

　　氧化气氛

　　条件：过剩空气系数＞1（燃烧时氧气充足）。

　　作用：促进有机物氧化分解、硫化物挥发，避免气孔残留。

　　适用场景：氧化物陶瓷（如Al₂O₃、ZrO₂）、白瓷、釉面砖等需高纯度或浅色表面的制品。

　　还原气氛

　　条件：过剩空气系数＜1（氧气不足，含CO、H₂等还原性气体）。

　　作用：抑制高价金属氧化物生成，还原Fe₂O₃为FeO（降低熔点，促进致密化）。

　　适用场景：青瓷（铁元素显青色）、磁性材料（控制Fe³⁺/Fe²⁺比例）等。

　　中性气氛（补充）

　　条件：空气与燃料比例严格平衡，无过剩氧或还原性气体。

　　适用场景：对氧化/还原敏感的精密陶瓷（如氮化硅、碳化硅）。

　　2. 工艺影响机制

　　微观结构：

　　氧化气氛下晶粒生长较慢，气孔率低；还原气氛可能因液相增多加速致密化。

　　颜色控制：

　　Fe、Cu等过渡金属元素的价态受气氛调控（如还原气氛下Fe³⁺→Fe²⁺，釉面呈青灰色）。

　　缺陷控制：

　　氧化不足易导致黑芯（碳残留）；还原过度可能引发釉面起泡（CO释放）。

　　3. 实际工艺调控

　　燃料类型：

　　燃气（天然气、液化气）易控气氛；固体燃料（煤）需精细调节空气配比。

　　窑炉设计：

　　梭式窑通过烟道闸板调节气流；隧道窑需分区控制氧化/还原段。

　　检测手段：

　　氧探头实时监测氧分压；火焰颜色辅助判断（氧化焰明亮，还原焰浑浊带蓝绿色）。

　　4. 应用案例

　　传统陶瓷：

　　龙泉青瓷采用强还原→弱还原→氧化分阶段烧成，实现釉面青翠如玉。

　　电子陶瓷：

　　钛酸钡基介电陶瓷需在还原气氛中预烧，避免Ti³⁺氧化导致介电损耗升高。

　　5. 常见问题与解决

　　釉面针孔：氧化阶段不足，有机物未完全分解→延长氧化期保温时间。

　　坯体发黄：还原气氛过早引入，FeO未稳定→调整气氛转换温度点。

　　总结

　　烧成气氛是氧化铝陶瓷烧结的“隐形之手”，需根据材料成分、性能需求及窑炉特性动态调控。现代工艺常结合计算机模拟与在线监测（如质谱仪），实现气氛精准控制，推动高性能陶瓷发展。

　　SiC / Si零件的制造流程如图1所示，通过“材料混合——切层——打印——脱脂——反应”得到SiC / Si零件。使用的原料为SiC、石墨和环氧树脂均，浆料均匀混合，根据CAD模型打印出零件素坯。对素坯进行热重分析制定出合适的脱脂烧结工艺曲线。该研究通过制定两步烧结法，将脱脂和反应工艺同时完成，在低温度段，环氧树脂热解素坯形成SiC / C多孔结构；在高温度段，Si熔化，通过毛细力进入多孔SiC / C坯体，与C进行反应，最终形成致密的SiC / Si零件，渗硅示意图见图2所示。

　　对环氧树脂，石墨的直径和烧结温度对形成的SiC / Si零件的机械强度的影响分析发现，当环氧树脂含量为5wt%，10wt%和15wt%时，SiC / C坯体的孔隙率会随之减小，形成的SiC / Si零件三点弯曲强度也环氧树脂含量成反比。在对比粒径为25μm和10μm的石墨影响，发现当石墨的粒径为10μm时，孔隙率降低并且碳密度稳定地增加。这种趋势有助于提高SiC / Si复合材料的机械性能。因此，小尺寸的球形石墨可以有效地填充预成型坯中的孔并提高碳密度。对烧结温度和石墨含量的研究发现，1300℃，20wt%的石墨添加会达到高的弯曲强度。（更多资讯请关注先进材料应用公众号哦）