新闻详情
等离子喷涂与烧结工艺对YSZ陶瓷结构件孔隙率的影响差异有哪些？
发布时间：
2025-08-18 14:10
来源：
在氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷结构件的制造领域，等离子喷涂与烧结工艺作为主流技术路线，其孔隙形成机制存在根本性差异。等离子喷涂通过高温等离子体将YSZ粉末瞬间熔融为微滴，以300-500m/s速度撞击基体形成层状堆积结构。这种逐层沉积特性导致各熔滴间存在未完全填充的间隙，形成15-25%的典型孔隙率，且孔隙多呈扁平状沿涂层平面分布。而烧结工艺是将YSZ粉体压制成坯后，在1600℃左右高温下通过固态扩散实现颗粒间颈部生长，其孔隙主要源于粉末堆积时的初始间隙，通过物质迁移可使最终孔隙率控制在3-8%范围，孔隙形态更接近球形。
工艺温度曲线的差异直接决定材料致密化程度。等离子喷涂过程中，单个熔滴从熔化到凝固仅经历毫秒级时间，熔体粘度阻碍了气泡完全逸出，部分气体被包裹形成封闭气孔。烧结工艺则提供持续数小时的高温环境，使原子通过晶界扩散逐步填充孔隙，但过快的升温速率会导致表层过早致密化，反而阻碍内部气体排出形成残余孔隙。实验数据显示，相同YSZ材料在等离子喷涂中孔隙尺寸多分布在5-50μm范围，而烧结件孔隙通常小于10μm。
微观结构差异带来不同的工程适用性。等离子喷涂的层间孔隙可缓冲热应力，适合航空发动机热障涂层等需要抗热震的场景，但开放孔隙网络会加速CMAS熔盐渗透腐蚀。烧结制备的YSZ结构件凭借低孔隙率，更适用于固体氧化物燃料电池等要求气密性的场合，不过完全致密化会牺牲部分断裂韧性。现代工艺通过复合处理实现性能平衡，例如先烧结制备致密基体再等离子喷涂多孔功能层。
相关信息
玻璃纤维生产中，原料研磨与输送环节易因颗粒团聚引发结块，影响后续纺丝、成型等工序的稳定性。氧化锆珠作为研磨介质，其抗结块技术从材料特性、工艺匹配、设备协同三方面入手，为玻璃纤维生产提供关键支撑。 一、氧化锆珠的材料特性：从源头抑制结块 氧化锆珠的高密度与耐磨性，是抗结块技术的基础。研磨过程中，高密度氧化锆珠能产生强冲击力，高效破碎玻璃原料颗粒;同时，其耐磨性确保自身长期保持规则形状，避免因磨损产生细粉加剧结块。此外，氧化锆珠的化学惰性可减少与玻璃原料的反应，从源头降低颗粒粘连风险。 二、工艺环节的协同：研磨与输送的精准配合 在玻璃纤维生产中，氧化锆珠的抗结块技术贯穿研磨与输送全流程： 研磨阶段：通过控制氧化锆珠的粒度分布，让研磨介质与原料颗粒形成稳定“研磨层”，避免颗粒过度破碎或团聚。同时，研磨设备的转速、填充率等参数需与氧化锆珠特性匹配，确保研磨效率与颗粒分散性平衡。