Dal “green body” alla ceramica compatta: come il sistema “ NETZSCH ” di Termica Neo rende trasparente il processo di sinterizzazione

Cosa succede all'interno di un oggetto in ceramica durante la SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione?

I gradienti di temperatura, le variazioni di densità e le variazioni del flusso termico contribuiscono tutti a determinare la microstruttura finale.
Finora queste dinamiche erano nascoste e venivano stimate solo sulla base delle curve di ritiro o delle misurazioni della densità.

NETZSCH Termica Neo cambia tutto questo. Trasforma la cinetica di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione in mappe 3D di temperatura, velocità di densificazione e trasferimento di calore,mostrando come il materiale si consolida strato dopo strato.

Simulazione 3D della temperatura e del grado di sinterizzazione nel nitruro di silicio (Si₃N₄), con visualizzazione dei campi termici e di densificazione durante la sinterizzazione della ceramica. — Figura: Immagine di simulazione 3D che mostra i campi di temperatura e il grado di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione nel Si₃N₄.

La sfida della simulazione della SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione

La SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione non è solo un semplice processo di riscaldamento. Essa combina diffusione, porosità e conducibilità termica, ciascuna delle quali varia in funzione della temperatura e della densità.
Una temperatura uniforme nel forno non garantisce una densificazione uniforme. Il nucleo può rimanere in ritardo o surriscaldarsi a seconda della geometria e del trasferimento di calore.

Il software Termica Neo di NETZSCH collega dinamicamente questi fenomeni:

Importa i modelli " " di Kinetics Neo per rappresentare la relazione tra velocità di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione e temperatura.
Tiene conto della conducibilità termica dipendente dalla densità.
Simula la temperatura, la velocità di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione e il grado di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione (α) in uno spazio 2D o 3D.

Caso di studio: nitruro di silicio (Si₃N₄)

Le simulazioni di Termica Neo mostrano un drastico aumento della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica — circa 25 volte superiore passando dal materiale grezzo a quello completamente sinterizzato. Questo cambiamento modifica il flusso termico interno e accelera la densificazione in superficie. Il modello prevede:

un restringimento in lunghezza del ~17%,
un aumento della densità del 40%,
fronti di temperatura e di densificazione che si spostano verso l’interno.

La conclusione: controllare le velocità di riscaldamento e i tempi di mantenimento per ottenere omogeneità senza microfessurazioni, non solo una densificazione totale.

Caso di studio: Ottimizzazione della zirconia

Termica Neo ha testato diversi profili di riscaldamento per la zirconia. Un programma di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione ottimizzato della durata di 72 minuti ha prodotto campi di temperatura e densificazione uniformi con sollecitazioni minime.
I profili non uniformi hanno evidenziato nuclei più freddi e fronti di SinterizzazioneLa sinterizzazione è un processo di produzione per la formazione di un corpo meccanicamente resistente a partire da una polvere ceramica o metallica. sinterizzazione ritardati. Questi sono indicatori chiave per la regolazione del processo.

Simulazione della sinterizzazione della zirconia con mappe termiche bidimensionali della temperatura, della velocità di sinterizzazione e del grado di densificazione, realizzata con il softw NETZSCH Termica Neo. — Figura: Custodia in zirconia con mappe bidimensionali della temperatura, della velocità di sinterizzazione e del grado di sinterizzazione.

Scopri tutti i casi di studio in dettaglio nella nostra nuova brochure:

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Perché è importante

La sinterizzazione determina le prestazioni finali. Termica Neo ti aiuta a:

Visualizzare in tempo reale i gradienti di temperatura e di densificazione.
Ottimizzare le velocità di riscaldamento, i tempi di mantenimento e il raffreddamento per ottenere una densità uniforme.
Prevedere il comportamento di ritiro e le zone di sollecitazione termica.
Accorciare i cicli di sviluppo e ridurre i costosi lotti di prova.

È la visione più chiara mai ottenuta di ciò che accade realmente all’interno del tuo componente ceramico.

Vantaggi di Termica Neo

Importazione cinetica diretta dal softwareKinetics Neo
Visualizzazione 2D/3D della temperatura, della densificazione e della velocità di sinterizzazione
Modellazione della conducibilità termica in funzione della densità
Ottimizzazione realistica dei cicli di trattamento termico
Meno prove in forno | Maggiore resa | Prestazioni prevedibili

Informazioni su questa serie di post

Questo post conclude la serie di articoli del blog “ NETZSCH ” intitolata “La nuova dimensione dell’analisi termica con Termica Neo”. Ecco una panoramica completa della serie: