通常說(shuō)起粉體腦海中最直接的反應(yīng)應(yīng)該是一系列顆粒狀物質(zhì)的混合體，但若從其物質(zhì)組成的根本出發(fā)粉體并非看上去那么簡(jiǎn)單。
粉體是什么？
粉體定義：大量固體粒子的集合系。
粉體顆粒定義：在物質(zhì)的本質(zhì)結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的情況下，分散或細(xì)化而得到的固態(tài)基本顆粒。
粉末：
顆粒（＞100 μm）
粉體（1～100 μm）
超細(xì)粉體（0.1～1 μm）
納米粉體（＜0.1 μm）
粉體形態(tài)可分為球狀、柱狀、針狀、角狀、樹(shù)枝狀、纖維狀、片狀、粒狀、不規(guī)則狀等。
粉體是固、液、氣三相互相作用而產(chǎn)生的一個(gè)復(fù)雜體系。面對(duì)復(fù)雜體系當(dāng)然也無(wú)法采用某一個(gè)參數(shù)或方程來(lái)表征其性質(zhì)，因此產(chǎn)生了形形色色的表征粉體性質(zhì)的參數(shù)，例如：粒度分布（PSD）、密度、形狀、晶型、水分、表面形態(tài)、表面面積、靜電力、毛細(xì)管作用力、氫鍵、孔隙率、彈性、脆性、引濕性、脫氣性……等不同維度的描述參數(shù)。
陶瓷粉體是陶瓷制品的基因，陶瓷粉體是做好陶瓷制品的關(guān)鍵要素。粉體如果不好，后續(xù)工藝如成型、燒結(jié)等做再多努力都無(wú)法從根本上改變材料的特性。
從應(yīng)用角度的角度來(lái)，陶瓷對(duì)粉體原料的要求主要有：
（1）化學(xué)組成精確。對(duì)先進(jìn)陶瓷而言，化學(xué)組成直接決定了產(chǎn)品的晶相和性能；
（2）化學(xué)組成均勻性好。如果化學(xué)組分不均勻?qū)?huì)導(dǎo)致局部化學(xué)組成的偏離，進(jìn)而產(chǎn)生局部相的偏析和顯微結(jié)構(gòu)的差異和異常，同時(shí)導(dǎo)致最后燒結(jié)體性能的下降；
（3）純度高。要求粉體中雜質(zhì)含量低，雜質(zhì)的存在將會(huì)影響到粉體的工藝性能和燒結(jié)體的物理、化學(xué)性能；
（4）適當(dāng)小的顆粒尺寸。顆粒尺寸適當(dāng)小可以降低燒結(jié)溫度和有效降低燒結(jié)體的顆粒尺寸，同時(shí)能滿足陶瓷材料的要求小于臨界尺寸；
（5）球狀顆粒，且尺寸均勻。球形顆粒的流動(dòng)性好，顆粒堆積密度高，氣孔分布均勻，從而在成型與燒結(jié)致密化過(guò)程中可對(duì)晶粒的生長(zhǎng)和氣孔的排除與分布進(jìn)行有效的控制，以獲得顯微結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)良、一致性好的產(chǎn)品。
（6）分散性好，團(tuán)聚少，有利于成型和燒結(jié)等。需盡量減少軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚。
想要做出一塊好的陶瓷制品，那準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)這些粉體的相關(guān)性能是至關(guān)只要的，而實(shí)現(xiàn)粉體的評(píng)價(jià)工作是自然是少不了相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)手段的。基于對(duì)粉體固、液、氣三相交互作用的理解，粉體的表觀性能可主要分為如下六種：
一：流動(dòng)性，表征粉體流動(dòng)能力的性質(zhì)
二：成形性，表征粉體在外力作用下的結(jié)合成形的性質(zhì)
三：再分散性，表征粉體間結(jié)合力強(qiáng)弱的性質(zhì)
四：引濕性，表征粉體對(duì)環(huán)境濕度的敏感性質(zhì)
五：透氣性，表征氣體透過(guò)粉體的難易的性質(zhì)
六：粘結(jié)性以及黏附性，表征粉體間以及粉體與接觸表面的作用性質(zhì)
對(duì)上述每一種粉體性質(zhì)亦可通過(guò)多種參數(shù)來(lái)表達(dá)。
而目前我國(guó)的精細(xì)陶瓷粉體評(píng)價(jià)體系是不成體系的，難以與日本、韓國(guó)及歐洲完善的粉體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比。從當(dāng)前來(lái)看，國(guó)內(nèi)許多粉體有許多關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)值都沒(méi)有，僅有一些文字性表述而沒(méi)有具體的應(yīng)用指標(biāo)來(lái)指引用戶的應(yīng)用，或許就是這一個(gè)差距，造就了當(dāng)前“進(jìn)口粉好”“有實(shí)力的用戶更愿意使用進(jìn)口粉”的原因。
粉體
在任何一種材料制備工藝過(guò)程中，最重要的組分是陶瓷、金屬或復(fù)合粉體。在黏結(jié)劑去除后，在最終的燒結(jié)體中粉體是唯一留下的部分，它們決定了產(chǎn)品的性能。配方中的另外一些部分比如溶劑、塑化劑、黏結(jié)劑和表面活性劑等，它們的作用是有利于制備理想形狀和高生坯密度的產(chǎn)品。實(shí)際上陶瓷制品成型工藝按照理想構(gòu)形來(lái)支撐粉體顆粒，因此在燒結(jié)之后最終的產(chǎn)品具有理想的尺寸、形狀和性能。
多數(shù)情況下，粉體特性決定了產(chǎn)品的性能。它是材料工程師和科學(xué)家最難以控制的一個(gè)因數(shù)。換言之，粉體應(yīng)該具有被處理、加工和燒結(jié)的能力。在如今的實(shí)驗(yàn)室，80%的材料都是由我們的客戶所選定的。很少情況下，我們有權(quán)選擇粉體，我們只能確定某些粉體的性能，使其容易加工處理。為了獲得理想的強(qiáng)度、電阻率介電常數(shù)、介電強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、氣孔率以及其他燒結(jié)特性，將不同粉體的化學(xué)性能結(jié)合起來(lái)是非常必要的。
在任何材料處理過(guò)程中，對(duì)粉體進(jìn)行表征是非常必要的。對(duì)陶瓷成型尤其重要，最重要的參數(shù)是平均顆粒尺寸和粒度分布比表面積以及純度粉體的體積密度也是一個(gè)要考慮的重要性能。
顆粒尺寸、分布和形狀
有關(guān)顆粒尺寸、粒度分布和顆粒形狀的討論已經(jīng)在許多書(shū)和論文中進(jìn)行過(guò)描述。另外顆粒尺寸對(duì)陶瓷加工工藝的影響也被其他作者進(jìn)行過(guò)論述。
陶瓷成型中所形成的生坯密度對(duì)材料加工是非常重要的。它是在干燥過(guò)程中有機(jī)物的揮發(fā)使得顆粒之間收縮所形成的。比如注漿成型，因?yàn)樽{成型生坯密度的形成是由于石膏模具的毛細(xì)管作用力使得顆粒之間收縮。又比如為了獲得最高的生坯體積密度的流延成型中，這種獨(dú)特的致密化過(guò)程需要控制顆粒尺寸和顆粒粒度分布。有許多例子表明，流延成型的產(chǎn)品生壞密度在某種情況下超過(guò)了在壓力達(dá)到138MPa 的干壓成型工藝產(chǎn)品的生坯密度。相關(guān)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)例子表明100%的氧化鋁坯片，其密度能達(dá)到278和281g/cm。這相當(dāng)于70%的純氧化鋁的密度(3.986g/cm)。流延成型工藝如果操作正確的話，將在燒結(jié)前獲得最高的生壞密度。
Shanefield在其書(shū)中描述了顆粒的堆積情況，表明具有典型的顆粒粒度分布的商業(yè)粉體，采用干壓法制備坯體，最高的生壞密度相當(dāng)于其理論密度的55%。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)商業(yè)粉體都是通過(guò)球磨或沉淀法制備的，顆粒分布中細(xì)小顆粒的比例很高使得在壓制的過(guò)程中產(chǎn)品無(wú)法獲得高的生壞密度粉體顆粒越細(xì)，其比表面積越大，燒結(jié)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力則越大，從而才能形成致密的產(chǎn)品。
在陶瓷成型過(guò)程中，最重要的步驟之一是分散球磨過(guò)程。這個(gè)步驟的目的之一是打破由于高的比表面積而形成的軟團(tuán)聚體，軟團(tuán)聚體是由顆粒之間弱的范德華力和氫鍵所引起的。
團(tuán)聚體就像由多個(gè)小表面構(gòu)成的毛茸茸的球體。為了獲得準(zhǔn)確的粒度分布和顆粒形狀，這些團(tuán)聚體必須在分散球磨過(guò)程中被打破到最小的尺寸(也稱(chēng)為粉體的一次粒子)。其中的方法之一是經(jīng)歷分散球磨過(guò)程，然后分析分散狀態(tài)下的顆粒狀況。另外一個(gè)方法是使用超聲分散技術(shù)，就如 Shanefield 在書(shū)中所描述的然后再測(cè)量顆粒尺寸和分布。正如 Shanefield 所述，如果粉體中存在一些硬團(tuán)聚體，這些硬團(tuán)聚體是超聲或球磨過(guò)程都不能打破的，這樣最終所確定的顆粒尺寸實(shí)際上是這些硬團(tuán)聚體的尺寸。只要粉體在液態(tài)介質(zhì)中分散好，真實(shí)的顆粒尺寸和粒度分布將由其他技術(shù)所確定，一個(gè)常用的方法是沉降法，分散的顆粒在引力的作用下沉降，然后用掃描設(shè)備如射線或激光探測(cè)，并自動(dòng)記錄下顆粒尺寸的數(shù)據(jù)?？梢哉f(shuō)任何分析都是基于粉體在液態(tài)介質(zhì)中分散好的基礎(chǔ)上測(cè)量的，而不是在干粉狀態(tài)下測(cè)量的。
在一個(gè)分散性好的顆粒懸浮液中，軟團(tuán)聚體完全被打破，可以通過(guò)在膠態(tài)涂層的玻璃片上噴射少量的漿料，并使用電子微光顯微鏡以很小的角度進(jìn)行探測(cè)。采用這項(xiàng)技術(shù)，顆粒的最終尺寸和形狀能夠被探測(cè)到。
在坯片的蒸發(fā)干燥階段，分散性好的顆粒聚集在一起形成致密體。顆粒粒度分布很重要，從而能獲得致密的基體。小顆粒填滿了大顆粒之間的間隙。實(shí)際上，顆粒的形狀是不規(guī)則的，它們之間能形成橋連，從而限制了所能獲得的生壞密度。實(shí)際粉體顆粒的粒度分布范圍是比較寬的，對(duì)此應(yīng)注意其燒結(jié)過(guò)程中的燒結(jié)性和晶粒長(zhǎng)大的不利因素。比如在細(xì)顆?；字械拇箢w粒很容易導(dǎo)致二次晶粒的長(zhǎng)大。
比表面積
粉體的第一特性就是比表面積(簡(jiǎn)稱(chēng)為表面積)。粉體的表面積的大小可衡量其尺寸、形狀和不規(guī)則度。許多書(shū)上列舉了有關(guān)表面積和測(cè)量方法的報(bào)道。最常用的測(cè)定粉體表面的方法是 BET法利用在粉體表面吸附上單分子層氮?dú)膺M(jìn)行測(cè)量的比表面積，單位是m/g，許多粉體的比表面積范圍為 1~50m/g，具有最好燒結(jié)性能的粉體比表面積一般在5~15m/g之內(nèi)。
從工藝角度來(lái)說(shuō)，粉體的比表面積是影響粉體顆粒與有機(jī)添加劑比如表面活性劑和黏結(jié)劑等分子相互作用的最重要因素。粉體通常是按照質(zhì)量百分比加入配方中的，其與粉體的比表面積相關(guān)聯(lián)，從而能決定最佳的分散性、潤(rùn)滑性或黏結(jié)劑的用量。大多數(shù)情況下粉體的總面積與需要加入的添加劑的量成比例，這對(duì)陶瓷成型更為重要從工藝技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，粉體的比表面積大小能夠影響其燒結(jié)溫度和最終燒結(jié)的密度。
可以按照過(guò)去有關(guān)粉體表面積的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配方，但是結(jié)果大多會(huì)失敗，因?yàn)樵S多因素比如說(shuō)粉體表面的化學(xué)性能對(duì)有機(jī)物的選擇起作用一般來(lái)說(shuō)高比表面積的粉體(>20m/g)比5~15m/g 的粉體要難處理挑選合適的分散劑/溶劑，以及合適的分散劑用量和濃度，對(duì)高比表面積粉體來(lái)說(shuō)都是非常關(guān)鍵的因素。
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