成形與塑形

生坯均勻性(green-body uniformity)

兩個生坯可以重量相同、平均密度讀數相同,燒成結果卻天差地別,原因就在均勻性。生坯均勻性講的是零件內部各處的堆積、密度與組成是否處處相同——沒有緻密處與鬆散處、沒有成團的團聚體、沒有富黏結劑的條紋。它是「用整齊砌好的磚築的牆」與「帶著隨機縫隙與凸塊的牆」之間的差別:材料總量相同,牢固程度卻大不相同。

均勻性的敵人很具體,值得一一點名。模壁摩擦造成的密度梯度,使一區堆得比另一區緊。硬團聚體——從未打散的顆粒團塊——內部堆得鬆散,並在自己周圍撐開一個大空洞。分散不良的泥漿讓顆粒絮凝成一張疏鬆、斑駁的網,或讓粗顆粒在澆鑄完成前就沉到底部。黏結劑可能在乾燥時遷移,留下富有機物與貧有機物的區帶。這每一個都是一個局部區域,在窯爐加熱時會想以和鄰居不同的量收縮。

最後這一點,正是均勻性比幾乎任何單一數字都更重要的全部原因。燒結讓一切收縮,但它讓鬆散區收縮得比緻密區多;當相鄰區域為了收縮多少而角力時,這個不匹配就產生內應力,把零件翹曲、開裂,或留下一個永不關閉的殘餘氣孔。更糟的是,團聚體周圍的大空洞可能倖存為一個限制強度的缺陷,而為了關閉它而燒得更熱,只會引發失控的晶粒成長,把它永遠困在晶粒內部。這就是為什麼成形真正的目標不只是高的生坯密度,而是均勻的堆積——一個無缺陷、均質的生坯,是通往緻密而強韌燒成陶瓷唯一可靠的路。

兩塊氧化鋁壓坯的平均生坯密度都是 58 percent,但一塊是用磨得好的粉末壓的,另一塊含有硬團聚體。燒成時,均勻的那塊平順地緻密化成強壯的零件;含團聚體的那塊在團塊所在處留下一張大氣孔的網,強度只剩一小部分——平均密度相同,結果相反。

平均密度相同、均勻性不同、零件就不同:不均的堆積燒成後變成翹曲、裂紋與殘餘氣孔。

均勻性勝過純粹的密度:一塊 58 percent 的均質坯體,燒得比一塊 62 percent 的斑駁坯體更好。這就是為什麼打散硬團聚體、把粉末分散好,比多擠一點壓力更重要。

又称
packing homogeneitymicrostructural uniformity生坯均質性