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在和记AG平台娱乐官网通常的印象中,陶瓷都是不透明,最多只是有一些透光。象一些薄瓷碗那样,隔着可以隐约看到对面的影子,却无法象玻璃那样,隔了好几层还能将对面看得清清楚楚。但是,如果有人告诉你,陶瓷其实也是可以做成透明的,你是不是觉得有点不可思议!
透明陶瓷是怎么做出来的呢?
在回答这个问题之前,和记AG平台娱乐官网先要搞清楚另一个问题,就是常见的陶瓷为什么不透明? 比如,同样是氧化铝,蓝宝石晶体可以象水晶一样晶莹剔透,而和记AG平台娱乐官网常见的氧化铝瓷却是白色的。这是为什么呢?
说起来其实原因很简单,就是陶瓷不象晶体那样纯洁,其中各种杂七杂八妨碍透明的东西太多。从目前的研究看,至少有以下几种:
一是气孔。通常的情况下,陶瓷不管怎么烧,坯体中多多少少总会残余一些气孔。这些气孔就是影响光线透过的最大因素。从理论上看,是因为气孔和陶瓷自身之间的折射率相差太大,光线射入后会产生强烈的散射和折射。气孔量越大,散射越严重,陶瓷就越不透明。和气孔相似的还有各种杂质。通常杂质的折射率和陶瓷基质并不一致,所以也会成为散射中心,影响光线的透过。
二是晶界。晶界是陶瓷中特有的结构,玻璃、晶体中都没有。从微观上看,陶瓷其实是由很多小晶粒烧结在一起构成的。这些小晶粒之间的区域就是晶界。光线通过时,也会在晶界上产生散射。有时候,晶界的散射还会特别严重。
除此之外,陶瓷晶粒的大小、陶瓷表面的光洁度等也会影响到光线的透过。如果晶粒大小与入射光的波长相近,光线散射很强;而表面粗糙,则漫反射越明显。这些都会使陶瓷变得不透明。
知道了这些原因,要获得透明陶瓷就变得十分简单了,努力消除各种对光的散射的各种因素就OK了。综合起来,只要满足以下几个条件,就能得到透明陶瓷:
一是密度要高。一般认为至少要达到理论密度的99.9%以上,也就是说气孔率要小于万分之一。
二是晶界干净,不存在空隙、杂质和玻璃等。总之要让晶界与晶体的光学性质差别尽可能小。
三是晶粒较小而且均匀、表面光洁度高.
当然,还有两个基本条件,就是组成陶瓷的晶粒本身得透明,不会吸收光线。最好也不会有光学各向异性,也就是各个方向光线的折射率都一样。这个好理解,因为如果是一块煤炭,想洗成白色总是不可能的。
不过,虽然理论上说起来简单,要在实践中真正满足以上所有这些要求却并不容易。好在经过科技工作者的努力,还是想出了不少办法。具体说来,主要有以下几种:
一是原料上,选择纯度高、颗粒均匀、活性高的粉体。纯度高,杂质就少;颗粒均匀,在烧成陶瓷后就不容易出现晶粒大小不一;活性高,就好烧,比较容易达到较高的密度。事实上,如今用做烧制透明陶瓷的原料,都是人工化学反应合成的,不会直接采用矿物粉料。
二是成型上,会尽量提高素坯的密度。比如采用等静压、超高压等技术,让坯体在没有进窑炉烧之前就会一个比较高的原始密度,这样就方便之后陶瓷的烧成。
三是在烧成时,采取各种新的烧结技术。一般的气窑或电窑中是很难烧成透明陶瓷的,因为最后一点点气孔无法排干净。为了获得透明陶瓷,必须采用特种烧结。比如现在最常见的氧化铝透明陶瓷,就是在氢气炉中烧出来的。也就是在烧成时不断往窑炉中通氢气,让陶瓷中的气孔中充满氢气,这样就比较容易排掉。另外常见的还有压力烧结,包括热压烧结和热等静压烧结等。就是在烧陶瓷的过程中施加压力,促进陶瓷中气孔的排除……
总之,通过这样各方面的努力之后,就可以得到所需的透明陶瓷了。当然,这样得到的透明陶瓷成本和价格比和记AG平台娱乐官网常见的普通陶瓷要高多了,因此一般只用在一些特殊的场合,比如灯管材料、激光材料、高级装甲材料等等。更具体的用途,和记AG平台娱乐官网改天再来聊吧。