Sommige zirkonia keramieken hebben veel gaatjes in hun oppervlak, terwijl andere heel glad zijn en bijna geen gaatjes hebben. Wat is hiervan de reden? In feite is het nauw verbonden met het sinteren van zirkoonoxide keramiek.
Zirkoonoxide keramiek kan niet alleen worden gebruikt als functionele materialen, maar ook als dragers, additieven of actieve componenten van industriële katalysatoren. Zirkoonoxide keramiek speelt een belangrijke rol bij de synthese van methanol uit CO2 en H2. Er zijn veel rapporten gemaakt over het effect van de poriëngrootteverdeling op sinteren en de ontwikkeling van de microstructuur. Variaties in de poriegrootteverdeling van hetzelfde poederkoekje worden vaak veroorzaakt door agglomeratie van de primaire deeltjes. Er is aangetoond dat de poriëngrootteverdeling niet alleen de dichtheid beïnvloedt, maar ook de verdichtingssnelheid.
Uit microscopisch onderzoek naar knobbels is gebleken dat hoe groter de poriën in het koekje zijn, hoe lager de sinterdichtheid is. In extreme gevallen, wanneer de poriegrootte bimodaal verdeeld is, zijn grote poriën tussen aggregaten, of zogenaamde secundaire poriën, moeilijk uit te sluiten. Hoewel de korrelgroei beïnvloed werd door de fasestructuur, bleek de aard van het poeder en de koekjes (koekjesdichtheid, poriëngrootteverdeling) geen invloed te hebben op de korrelgroei van de koekjes tijdens het verhitten en vasthouden.
Hoewel de eigenschappen van keramische koekjes, zoals dichtheid, geen invloed hebben op de korrelgroei, hebben ze wel invloed op de verhouding tussen de poriëngrootte en de korrelgrootte. Eigenschappen van het koekje hebben geen invloed op de korrelgroei, maar wel op de groei van poriën en dus op het verdichtingsgedrag. Zoals hierboven vermeld, is er een lineair verband tussen de korrelgrootte en de dichtheid tijdens de tussenliggende sinterfasen. Volgens de definitie van sinterstadia vindt er alleen verdichting en geen korrelgroei plaats tijdens de beginfase van het sinteren.
Dit fenomeen kan optreden bij knuppels met een grote initiële deeltjesgrootte, maar bij knuppels die bestaan uit ultrafijne poeders zoals het ultrafijne zirkonia dat in dit onderzoek is gebruikt, treden korrelgroei en verdichting vrijwel gelijktijdig op, zelfs in de beginfase van het sinteren. Dit resultaat impliceert dat voor sinteren in de vaste fase van ultrafijne poeders, de beginfase van sinteren kan worden benaderd als niet-bestaand of op zijn minst verwaarloosbaar.
De volgende conclusies kunnen worden getrokken:
(1) De deeltjesgroei in koekjes wordt niet beïnvloed door de aard van het vormlichaam;
(2) De groei van huidmondjes wordt gestuurd door zowel korrelgroei als verdichting. Het eerste leidde tot synchronisatie van de huidmondjesgroei met de zaadgroei, terwijl het tweede leidde tot huidmondjeskrimp en een afname van de R-waarde van de huidmondjes. De groei van huidmondjes wordt beïnvloed door de eigenschappen van de vormers.
(3) De beginfase van het sinteren van ultrafijn poeder is bijna verwaarloosbaar. Korrelgroei en verdichting vinden gelijktijdig plaats. Vanaf het begin van het sinteren tot het einde van de middenfase is de korrelgrootte lineair gerelateerd aan de dichtheid. Deze lineaire relatie kan worden verklaard op basis van het feit dat korrelgroei en verdichting plaatsvinden in dezelfde diffusie- en massatransfermechanismen, evenals de tijdsafhankelijkheid van korrelgroei en dichtheid tijdens isotherme processen.
(4) De lineaire relatie tussen korrelgrootte en dichtheid wordt beïnvloed door de aard van het gegoten lichaam, aangezien korrelgroei wordt aangedreven door de chemische potentiaal van het grootteverschil tussen korrels, terwijl verdichting wordt aangedreven door de sinterdrukspanning die op de poriën inwerkt;
(5) Hogere tweevlakshoeken, vormdichtheden en smallere korrel- en poriegrootteverdelingen bevorderen de korrelgrootte-dichtheidsrelaties in de richting van hogere dichtheden en kleinere korrels.