NETZSCH Termica Neo dévoile son procédé de frittage de céram

Que se passe-t-il à l'intérieur d'une pièce en céramique pendant le FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage ?

Les gradients de température, les variations de densité et les variations du flux thermique contribuent tous à façonner la microstructure finale.
Jusqu’à présent, ces dynamiques restaient cachées — elles n’étaient estimées qu’à partir de courbes de retrait ou de mesures de densité.

NETZSCH Termica Neo change la donne. Il transforme la cinétique de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage en cartes 3D de la température, du taux de densification et du transfert thermique, vous montrant ainsi comment votre matériau se consolide couche par couche.

Simulation 3D de la température et du degré de frittage dans le nitrure de silicium (Si₃N₄), permettant de visualiser les champs thermiques et de densification lors du frittage de la céramique. — Figure : Image de simulation en 3D illustrant les champs de température et de degré de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage dans le Si₃N₄.

Le défi de la simulation du FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage

Le FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage ne se résume pas à un simple chauffage. Il associe diffusion, porosité et Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique, chacune de ces propriétés variant en fonction de la température et de la densité.
Une température uniforme dans le four ne garantit pas une densification uniforme. Le cœur peut présenter un retard ou une surchauffe selon sa géométrie et le transfert thermique.

Le logiciel Termica Neo d’ NETZSCH relie de manière dynamique ces phénomènes :

Il importe les modèles d’ Kinetics Neo pour établir la relation entre la vitesse de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage et la température.
Prend en compte la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique en fonction de la densité.
Simule la température, la vitesse de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage et le degré de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage (α) dans un espace 2D ou 3D.

Étude de cas : nitrure de silicium (Si₃N₄)

Les simulations de Termica Neo montrent une augmentation spectaculaire de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique — environ 25 fois plus élevée entre le matériau vert et le matériau entièrement fritté. Ce changement modifie le flux thermique interne et accélère la densification en surface. Le modèle prévoit :

un retrait en longueur d’environ 17 %,
un gain de densité de 40 %,
un déplacement vers l’intérieur des fronts de température et de densification.

Conclusion : il faut contrôler les vitesses de chauffage et les temps de maintien pour obtenir une homogénéité sans microfissures, et pas seulement une densification totale.

Étude de cas : optimisation de la zircone

Termica Neo a testé plusieurs profils de chauffage pour la zircone. Un programme de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage optimisé de 72 minutes a permis d'obtenir des champs de température et de densification uniformes, avec un niveau de contrainte minimal.
Les profils irréguliers ont révélé des cœurs plus froids et des fronts de FrittageLe frittage est un procédé de production permettant de former un corps mécaniquement résistant à partir d'une poudre céramique ou métallique. frittage retardés. Il s'agit là d'indicateurs clés pour l'ajustement du procédé.

Simulation du frittage de la zircone à l'aide de cartes thermiques en 2D représentant la température, la vitesse de frittage et le degré de densification, réalisée à l'aide du logiciel Termica Neo d'NETZSCH. — Figure : Boîtier en zircone avec des cartes en 2D représentant la température, la vitesse de frittage et le degré de frittage.

Découvrez toutes les études de cas en détail dans notre nouvelle brochure :

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Pourquoi est-ce important ?

Le frittage détermine les performances finales. Termica Neo vous aide à :

Visualiser en temps réel les gradients de température et de densification.
d'optimiser les vitesses de chauffage, les temps de maintien et le refroidissement pour obtenir une densité homogène.
De prévoir le comportement au retrait et les zones de contraintes thermiques.
De raccourcir les cycles de développement et de réduire les lots d'essai coûteux.

C'est la vision la plus claire jamais obtenue de ce qui se passe réellement à l'intérieur de votre pièce en céramique.

Avantages de Termica Neo

Importation cinétique directe depuis le logiciel «Kinetics Neo »
Visualisation en 2D/3D de la température, de la densification et de la vitesse de frittage
Modélisation de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique en fonction de la densité
Optimisation réaliste des cycles de traitement thermique
Moins d'essais en four | Meilleur rendement | Performances prévisibles

À propos de cette série d'articles

Cet article conclut la série d'articles du blog « NETZSCH » intitulée « La nouvelle dimension de l'analyse thermique avec Termica Neo ». Découvrez ici un aperçu complet de la série :