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2025-07-22

セラミックスの焼結過程では、質量の変化は非常に小さいですが、体積減少率は40%を超えることがあり、これがセラミックスの密度を増加させる主な要因です。それでは、なぜセラミックスは焼結中に体積が収縮するのでしょうか？

ガスの放出と気孔の減少：セラミックスは原料粉末から焼結され、原料粉末とセラミック本体の両方に一定量のガスと気孔が含まれています。高温焼結条件下では、本体内の大量のガスが放出し、気孔が減少し、さらには消滅し、それによってセラミックスの体積が減少し、密度が増加します。

水分と不純物の揮発：セラミックスの焼成に使用される原料粉末は異なり、含まれる不純物の量も異なりますが、通常、不純物の含有量は低いです。一部の不純物は高温環境で分解し、揮発し、セラミック原料粒子がより密接に結合し、それによってセラミックの体積が収縮します。

粒子の移動と構造の再編成：高温焼結中、セラミックの結晶構造はより安定した状態に変化し、原料粒子の移動性が徐々に増加します。この過程で、原料粒子は自発的に素地内の元の空隙や、ガス、不純物、水の揮発後に残った穴を埋め、その結果、セラミックの体積が減少し、密度が増加します。

セラミックの焼結過程では、ガス、水、不純物の損失により、セラミックの品質が一定程度低下しますが、品質の低下は非常に小さいです。比較すると、セラミックの体積減少率は40%に達することがあり、そのため、セラミックの密度は焼結過程で著しく増加し、密度はセラミック焼結の程度を示す重要な指標となっています。