氧化铝陶瓷的制备与应用
【精品文章】高纯氧化铝陶瓷的制备及应用简介
高纯氧化铝陶瓷的制备及应用简介
高纯氧化铝陶瓷是以高纯超细氧化铝粉体(晶相主要为α-Al2O3)为主要原料组成的重要陶瓷材料。
高纯氧化铝陶瓷因具有机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能而受到人们的广泛关注。
1.高纯氧化铝陶瓷的制备
高纯氧化铝陶瓷的制备对原始粉体的要求较高,一般是以纯度>99.99%晶相为α相的氧化铝粉为主要原料。
高纯超细氧化铝粉体的特征决定了最终制备高纯氧化铝陶瓷的性能。
在高纯氧化铝粉体的制备过程中,要求粉体的纯度高,颗粒尺寸小且分布均匀,粉体活性高,并且团聚程度低。
这样可在相对较低的温度下制得高纯氧化铝陶瓷。
因此,为制备高纯氧化铝陶瓷,首先要制备出高纯氧化铝粉体。
(一)高纯氧化铝粉体的制备
目前,高纯超细氧化铝粉体主要有改良拜耳法、氢氧化铝热分解法、沉淀法、活性高纯铝水解法等制备方法。
a.改良拜耳法
拜耳法是工业上常用的制备氧化铝粉体的方法。
利用该方法制备氧化铝的过程中,由于原料铝酸钠中含有大量的Si、Fe、K、Ti等杂质,使得制备的氧化铝粉体纯度有所降低。
在传统制备工艺的基础上,对铝酸钠及结晶后的氧化铝进行脱杂处理,制备了纯度相对较高的氧化铝粉体,这种方法即为改良拜耳法。
该方法所用的原料主要为铝酸钠,来源广泛,整个过程中不会产生污染。
但是由于其制备工艺相对复杂,导致氧化铝生产效率低,从而限制了。
氧化铝陶瓷粉
氧化铝陶瓷粉氧化铝陶瓷粉是一种常见的陶瓷材料,具有广泛的应用领域。
本文将从氧化铝陶瓷粉的制备、特性以及应用等方面进行介绍。
一、制备氧化铝陶瓷粉的制备方法多种多样,常见的有溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等。
其中,溶胶-凝胶法是较为常用的制备方法之一。
该方法首先将铝盐溶解在适当的溶剂中,然后通过加入适量的酸、碱等调节PH值,使溶液发生凝胶化反应,得到氧化铝凝胶。
接着,将凝胶进行干燥和煅烧处理,最终得到氧化铝陶瓷粉。
二、特性氧化铝陶瓷粉具有许多优良特性,使其在各个领域得到广泛应用。
1.高温稳定性:氧化铝陶瓷粉在高温下具有良好的稳定性,能够承受高温环境下的热震和热应力。
2.优良的绝缘性能:氧化铝陶瓷粉具有良好的绝缘性能,能够有效阻止电流的传导,广泛应用于电子元件、绝缘体等领域。
3.高硬度:氧化铝陶瓷粉具有较高的硬度,能够抵抗外界的磨损和冲击,因此在磨料、切割工具等方面有着广泛应用。
4.良好的耐腐蚀性:氧化铝陶瓷粉能够耐受酸碱等腐蚀介质的侵蚀,使其在化工、石油等领域得到广泛应用。
三、应用氧化铝陶瓷粉在众多领域有着广泛的应用。
1.电子领域:氧化铝陶瓷粉常用于制造电子陶瓷基板、绝缘子、介质等元件,具有良好的绝缘性能和热导率,能够满足电子产品对高温、高频、高压等要求。
2.机械领域:氧化铝陶瓷粉常用于制造高硬度的磨料、切割工具、轴承等零部件,能够提高机械设备的耐磨性和使用寿命。
3.化工领域:氧化铝陶瓷粉在化工领域常用于制造反应器、催化剂等设备,具有优良的耐腐蚀性和耐高温性能。
4.医疗领域:氧化铝陶瓷粉在医疗领域常用于制造人工关节、牙科修复材料等医疗器械,具有良好的生物相容性和耐磨性。
氧化铝陶瓷粉是一种具有广泛应用的陶瓷材料。
通过不同的制备方法可以得到具有不同特性的氧化铝陶瓷粉,满足各个领域对材料性能的需求。
随着科技的不断发展,氧化铝陶瓷粉在更多领域将发挥更重要的作用。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷摘要:本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字:氧化铝陶瓷、Al2O3正文:一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法,陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷(精细陶瓷),这两类陶瓷间没有严格的界限,有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3,是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得,也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体,目前已知的有10多种,主要有3种晶型,即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构,氧原子呈立方密堆积,铝原子填充在间隙中,在高温下不稳定,力学性能、电学性能差,在自然界中不存在。
由于结构疏松,因此,也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱上金属氧化物,R2O指碱金属氧化物),其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成。
氧离子排列成立方密堆积,Na+完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内,在这个平面内可以很快扩散,呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,在自然界只存在Al2O3,如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型,电学性能最好,具有良好的机械和电学性能,一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料,其氧化铝含量一般在75%~99%之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类,氧化铝含量在75%左右的为"75瓷”,含量在99%的为“99瓷”等。
高铝瓷
氧化铝陶瓷的制备及其应用摘要:以Al2O3--SiO2为主要成分,同时含有一定量的Ba、Ca、Zr、Mg等矿化剂的氧化物陶瓷属于高铝瓷。
其中Al2O3的含量应在45%---99%。
本文简要介绍氧化铝陶瓷的制备及其应用。
关键词:氧化铝陶瓷正文(制备,表征,应用)氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料。
氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
氧化铝陶瓷制备1粉体制备将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。
粉体粒度在1μm 以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。
采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合,以利于成型操作。
采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。
若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。
氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用
氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用一、氧化铝陶瓷简介氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主要成分的陶瓷材料,其制备工艺主要包括烧结、热压、反应烧结等。
氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等优异性能,因此在航空航天、机械、电子、化工等领域得到了广泛应用。
二、氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用现状1.发动机部件:氧化铝陶瓷可以用于制造发动机部件,如喷嘴、燃烧室衬板等,可以提高发动机的效率和工作寿命。
2.飞机结构件:由于氧化铝陶瓷具有高强度和抗腐蚀性能,可以用于制造飞机结构件,如机翼、机身等。
3.导航部件:氧化铝陶瓷具有良好的微波传输特性,可以用于制造卫星导航系统的微波部件。
4.其他:除了以上应用外,氧化铝陶瓷还用于制造其他航空航天设备,如天线罩、敏感器外壳等。
三、氧化铝陶瓷在航空航天领域的发展趋势1.高性能化:随着航空航天技术的不断发展,对氧化铝陶瓷的性能要求也越来越高。
未来,需要研发具有更高性能的氧化铝陶瓷材料,以满足更严格的服役环境要求。
2.复合化:复合化是未来陶瓷材料的重要发展方向之一。
通过将氧化铝陶瓷与其他材料复合,可以充分发挥各自的优点,获得具有优异性能的复合材料。
3.智能化:随着智能化技术的发展,未来的航空航天设备将更加智能化。
因此,需要研发具有智能化功能的氧化铝陶瓷材料,以满足智能设备的特殊要求。
4.环保化:随着环保意识的不断增强,未来需要研发具有环保性能的氧化铝陶瓷材料,减少对环境的负面影响。
四、氧化铝陶瓷在航空航天领域的技术挑战1.加工难度高:由于氧化铝陶瓷的硬度和脆性较大,加工难度较高,需要进行精细加工和制备。
2.制造成本高:目前,氧化铝陶瓷的制造成本较高,限制了其在航空航天领域的大规模应用。
需要进一步降低制造成本,提高性价比。
3.可靠性问题:由于氧化铝陶瓷材料的可靠性问题,如疲劳、断裂等,需要进行充分的研究和验证,以确保其在航空航天领域的安全应用。
4.智能化技术挑战:由于智能化技术的发展需要与材料科学、信息科学等多学科交叉融合,因此需要加强跨学科合作和技术创新。
氧化铝陶瓷材料
氧化铝陶瓷材料氧化铝陶瓷材料是一种重要的结构陶瓷材料,具有优异的绝缘性能、高温稳定性和化学稳定性,被广泛应用于电子、航空航天、机械制造等领域。
本文将对氧化铝陶瓷材料的特性、制备工艺和应用进行介绍。
首先,氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性。
它的熔点高达2050℃,能够在高温下保持稳定的物理和化学性质,因此在高温环境下具有良好的表现。
其次,氧化铝陶瓷材料具有优异的绝缘性能。
它的绝缘电阻率高,介电常数低,能够有效隔离电子设备中的电子,保证设备的正常运行。
此外,氧化铝陶瓷材料还具有良好的化学稳定性,能够抵抗酸、碱等化学腐蚀,保证其在恶劣环境下的稳定性。
在制备工艺方面,氧化铝陶瓷材料通常采用粉末冶金工艺。
首先,将氧化铝粉末与其他添加剂混合,并进行成型,然后经过烧结、热处理等工艺,最终得到具有一定形状和性能的氧化铝陶瓷制品。
在制备过程中,需要控制烧结温度、时间和气氛,以及添加剂的种类和比例,以确保最终产品具有良好的性能。
氧化铝陶瓷材料在电子、航空航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
在电子领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造电子陶瓷电容器、绝缘基板等元器件,其优异的绝缘性能和化学稳定性能够有效保护电子设备。
在航空航天领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造发动机零部件、航天器隔热材料等,其高温稳定性能能够满足极端环境下的使用要求。
在机械制造领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造刀具、轴承等零部件,其硬度高、耐磨性好,能够有效提高零部件的使用寿命。
总之,氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性、优异的绝缘性能和化学稳定性,制备工艺成熟,应用广泛。
它在电子、航空航天、机械制造等领域有着重要的地位,对于推动相关产业的发展具有重要意义。
希望本文的介绍能够对氧化铝陶瓷材料的认识有所帮助,促进其更广泛的应用和发展。
氧化铝陶瓷
Al2O3 陶瓷在真空电子器件中的应用,还有一些其他特点 ,例如: (1) 温度在1500~1600 ℃, 真空度在10 - 7 ~10 - 8 Pa 时,Al2O3 陶瓷蒸气 压低,放气量少。 (2) 在800~1000 ℃温度范围内,对空气、氦、氩、氧、氮等透气率很低。 (3) 在超高频(109~1011 Hz) 和500~700 ℃温度范围内,其介质损耗极小。 (4) 在直流高压和宽脉冲交流电压下,对各种介质(包括真空、空气和液体 电介质) 有较高的介电强度。 (5) 易于金属化并形成牢固致密的陶瓷-金属接合。 (6) 有良好的抗辐射性能。
络合物一凝胶法
近年来也有较多采用络合物一凝胶法,即用铝的无机盐和有机络合剂制备 出金属络合物溶胶,再陈化得凝胶,碾碎、煅烧得稳定氧化铝细粉。利用这 种方法分别得到14nm 和10nm 的球形氧化铝粒子,并且无明显团聚现象。 在Al (NO3) 3 溶液中加入丙烯酰胺单体、N ,N′- 亚甲基丙烯酰胺网络剂, 在80 ℃聚合获得凝胶,经过干燥、煅烧得10nm的α- Al2O3 粉体。该方法 是在室温附近的湿化学反应,其优点是能用分子水平设计来控制材料的均 匀性及粒度,得到高纯超细材料,缺点是原料价格高,有机溶剂有毒性,以及 在高于1200 ℃处理粒子会快速凝聚。通过调节工艺条件, 可制备出粒径 小、分布窄的纳米级Al2O3 ,并会因条件不同得到不同产物AlO(OH)非晶 体及晶体粉末或透明的溶胶。在制备工艺中,加入羟丙基纤维素等具有不 同亲水疏水能力的分散剂能有效地破坏羟桥网络结合,可使凝胶粒子表面 改性,达到乳化溶液和分散胶粒的目的,从而避免凝胶粒子团聚。
氧化铝的应用
随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化 铝陶瓷在现代工业和现代科学技术领域中得 到越来越广泛的应用。
氧化铝陶瓷制备工艺
氧化铝陶瓷制备工艺
氧化铝陶瓷是一种高温、高硬度、高抗腐蚀性的陶瓷材料,被广泛应
用于各种工业领域。
下面将介绍三种常见的氧化铝陶瓷制备工艺。
一、干压成型法
干压成型法是制备氧化铝陶瓷的常见方法。
首先将原材料经过混合、
研磨后,再通过干压成型机将粉末压制成型。
然后经过高温烧结处理,最终得到氧化铝陶瓷。
这种方法制备的氧化铝陶瓷密度高、硬度大,但成本较高,且容易产
生裂纹或变形。
二、注塑成型法
注塑成型法又称压注成型法,是利用注塑机将氧化铝陶瓷粉末加入到
塑料中,经过热加工成型后,再进行高温烧结。
这种方法可以制备较复杂的形状,且制备过程中不易产生裂缝。
但注
塑机的使用成本较高,且在加入塑料的过程中可能会造成杂质的混入。
三、凝胶成型法
凝胶成型法是一种利用化学液相反应制备氧化铝陶瓷的方法。
首先制
备氧化铝溶胶,然后在模具中定型,经过高温烧结后,得到氧化铝陶瓷。
这种方法制备的氧化铝陶瓷密度大、纯度高,且具有优异的机械
性能和抗腐蚀性能。
但制备过程较长,且设备成本较高。
综上所述,氧化铝陶瓷的制备工艺有多种方法,每种方法都有其优缺
点。
选择合适的制备方法,能够提高氧化铝陶瓷的质量和性能,满足不同领域的需求。
氧化铝陶瓷的发展与应用
氧化铝陶瓷的发展与应用(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除氧化铝陶瓷的发展与应用前言氧化铝陶瓷具有机械强度高,绝缘电阻大,硬度高,耐磨、耐腐蚀及耐高温等一系列优良性能,其广泛应用于陶瓷、纺织、石油、化工、建筑及电子等各个行业,是目前氧化物陶瓷中用途最广、产销量最大的陶瓷新材料。
通常氧化铝陶瓷分为2 大类,一类是高铝瓷,另一类是刚玉瓷。
高铝瓷是以Al2O3 和SiO2 为主要成分的陶瓷,其中Al2O3 的含量在45 %以上,随着Al2O3 含量的增多,高铝瓷的各项性能指标都有所提高。
由于瓷坯中主晶相的不同,又分为刚玉瓷、刚玉—莫来石瓷、莫来石瓷等。
根据Al2O3 含量的不同,习惯上又称为75瓷、80 瓷、85 瓷、90 瓷、92 瓷、95 瓷、99 瓷等。
高铝瓷的用途极为广泛,除了用作电真空器件和装置瓷外,还大量用来制造厚膜、薄膜电路基板,火花塞瓷体,纺织瓷件,晶须及纤维,磨料、磨具及陶瓷刀,高温结构材料等。
目前市场上生产、销售和应用最为广泛的氧化铝陶瓷是Al2O3 含量在90 %以上的刚玉瓷。
1 原料作为陶瓷原料主要成分之一的氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中平均含量为15. 34 % ,是自然界中仅次于SiO2 存量的氧化物。
一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有2 大类,一类是工业氧化铝,另一类是电熔刚玉。
1. 1 工业氧化铝工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土矿(主要矿物组成为铝的氢氧化物, 如一水硬铝石(xAl2O3·H2O> 、一水软铝石、三水铝石等氧化铝的水化物组成> 和高岭土为原料,通过化学法(主要是碱法,多采用拜尔法———碱石灰法> 处理,除去硅、铁、钛等杂质制备出氢氧化铝,再经煅烧而制得,其矿物成分绝大部分是γ- Al2O3 。
工业氧化铝是白色松散的结晶粉末,颗粒是由许多粒径< 0. 1μm 的γ- Al2O3 晶体组成的多孔球形聚集体,其孔隙率约为30 % ,平均粒径为40~70μm。
高温氧化铝陶瓷的制备及其应用
高温氧化铝陶瓷的制备及其应用高温氧化铝陶瓷是一种广泛应用于各个领域的新型材料。
它的物理特性和化学性质都非常优异,可以在各种极端环境下稳定工作。
因此,它被广泛用于制造高温耐磨硬件、高压绝缘体、气体渗透膜等领域。
本文将对高温氧化铝陶瓷的制备方法和应用进行介绍,希望能够让广大读者对它有更深入的了解。
一、高温氧化铝陶瓷的制备方法高温氧化铝陶瓷的制备方法主要包括热压缩法、热等静压法、冷等静压法、注射成型法、印刷成型法等多种方法。
这里我们将着重介绍前三种方法。
1.热压缩法热压缩法是一种将高温氧化铝粉末在高温下压缩成型的方法。
通常会在一定的压力下,将铝粉末放入模具中,然后在高温下压缩成型。
这种方法制备的高温氧化铝陶瓷具有相对密度高、硬度大、抗折强度高等优点。
但是这种方法需要用到昂贵的设备,并且制备周期长,成本较高。
2.热等静压法热等静压法是一种将高温氧化铝粉末和有机添加剂混合后,在高温高压下均匀压制的方法。
它的制备方法相对简单,可以制备出高精度的陶瓷材料。
但是,它制备的样品密度不高,强度也相对较低。
3.冷等静压法冷等静压法是一种将高温氧化铝粉末和有机添加剂混合后,在常温下均匀压制的方法。
这种方法制备出的高温氧化铝陶瓷具有较高的密度和强度,成本相对较低,但在工艺上还需要进行改进。
二、高温氧化铝陶瓷的应用高温氧化铝陶瓷被广泛应用于高温、高压和腐蚀的场合,例如在电子器件、化工设备、航空航天等领域。
这里我们将就几个领域进行介绍。
1.高温耐磨硬件高温氧化铝陶瓷具有非常优异的耐磨性能,因此它被广泛应用于制造高温耐磨硬件。
例如,热机械密封件、耐烧损轻质陶瓷、机械密封臂等领域都需要使用高温氧化铝陶瓷。
2.高压绝缘体高温氧化铝陶瓷是一种具有优异绝缘性能的材料,因此它可以制造高压绝缘体。
例如,在变电站、高压开关等领域可以使用高温氧化铝陶瓷。
3.气体渗透膜高温氧化铝陶瓷是一种气体渗透膜的理想材料,能够在高温和腐蚀气体环境中有效地分离气体。
氧化铝陶瓷的发展与应用
氧化铝陶瓷的发展与应用一、本文概述氧化铝陶瓷,作为一种高性能的无机非金属材料,自问世以来,就在众多工业领域中发挥着至关重要的作用。
氧化铝陶瓷凭借其独特的物理和化学性质,如高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、低热膨胀系数和良好的绝缘性等,已被广泛应用于机械、电子、化工、航空、医疗等多个领域。
本文旨在对氧化铝陶瓷的发展历程进行系统的梳理,探讨其应用领域的变化和扩展,同时展望未来的发展趋势和挑战。
我们将从氧化铝陶瓷的制备工艺、性能特点、应用实例以及发展趋势等方面进行详细阐述,以期为相关领域的研究者和从业者提供有益的参考。
二、氧化铝陶瓷的发展历程氧化铝陶瓷的发展历程可谓源远流长,其起源可以追溯到20世纪初。
早期的氧化铝陶瓷由于制备技术的限制,其性能和应用领域相对有限。
然而,随着科学技术的进步,特别是陶瓷制备技术的不断创新和突破,氧化铝陶瓷的性能得到了极大的提升,应用领域也日渐广泛。
20世纪中期,氧化铝陶瓷的制备技术取得了重要突破,人们开始能够生产出高纯度、高致密度的氧化铝陶瓷材料。
这一时期的氧化铝陶瓷以其优异的耐磨、耐腐蚀和高温稳定性等特点,开始在工业领域得到应用,如用于制造耐磨零件、耐腐蚀管道等。
进入20世纪末期,氧化铝陶瓷的制备技术进一步成熟,人们开始探索其在更多领域的应用。
特别是在电子、航空航天等领域,氧化铝陶瓷因其高绝缘性、高热稳定性和高机械强度等特性,成为了不可替代的关键材料。
进入21世纪,随着纳米技术的兴起和发展,氧化铝陶瓷的制备技术再次取得了重大突破。
纳米氧化铝陶瓷的出现,极大地提升了氧化铝陶瓷的性能,使其在高温、高压、强腐蚀等极端环境下仍能保持良好的稳定性和可靠性。
因此,氧化铝陶瓷在能源、环保、医疗等领域的应用也越来越广泛。
氧化铝陶瓷的发展历程是一部不断突破和创新的历史。
从早期的简单应用到如今在多个领域的广泛应用,氧化铝陶瓷的性能和应用领域都得到了极大的拓展和提升。
随着科技的不断发展,相信氧化铝陶瓷在未来还将有更加广阔的应用前景。
氧化铝陶瓷概述
氧化铝陶瓷的特性
高硬度
氧化铝陶瓷具有很高的硬度,其莫氏硬 度约为8-9,仅次于金刚石和碳化硅。
高绝缘性
氧化铝陶瓷具有很高的绝缘性能,其 电阻率高达1014Ω·cm以上,可用于
制造高压、高温绝缘器件。
高熔点
氧化铝陶瓷的熔点高达2050℃,使其 在高温环境下仍能保持稳定的物理和 化学性能。
低热膨胀系数
制备工艺对性能的影响
粉体制备
采用不同的合成方法,如 固相法、溶胶-凝胶法等, 得到不同粒度和形貌的粉 体,影响陶瓷的性能。
成型工艺
采用不同的成型方法,如 干压成型、等静压成型等, 影响陶瓷的致密度和强度。
烧成制度
烧成温度、气氛、时间等 因素影响陶瓷的显微结构 和性能。
表面处理与改性
表面涂层
表面粗糙度
电子工业领域
由于其优良的绝缘性能和稳定的物理化学性能,氧化铝陶 瓷在电子工业中广泛应用于制造电子元件、电子器件封装 、集成电路基片等。
其他领域
氧化铝陶瓷还广泛应用于化工、石油、纺织等领域的耐腐 蚀、耐磨损部件,以及作为高温炉管、高温发热元件等。
02
氧化铝陶瓷的生产工艺
原料选择与处理
原料选择
选择高纯度、高结晶度的氧化铝 粉体作为主要原料,以确保陶瓷 的性能和品质。
VS
拓展应用领域
利用多功能氧化铝陶瓷的特点,开发其在 新能源、生物医学、环保等领域的应用, 满足社会发展的多样化需求。
感谢观看
THANKS
后处理
进行表面处理、涂层、金属化等后处理,以提高氧化铝陶瓷的耐腐蚀性、导电性 等性能。
03
氧化铝陶瓷的性能优化
添加物对性能的影响Leabharlann 010203
氧化铝陶瓷 标准
氧化铝陶瓷概述氧化铝陶瓷是一种常见的陶瓷材料,在工业领域有广泛的应用。
它由氧化铝粉末经过成型、烧结等工艺制成。
氧化铝陶瓷具有许多优良的性能,如高强度、高硬度、耐磨损、耐高温等,因此在许多领域取代了传统的金属材料。
制备工艺1.氧化铝粉末的制备:氧化铝粉末是制备氧化铝陶瓷的关键。
常见的制备方法包括球磨法、溶胶-凝胶法等。
通过选择适当的氧化铝原料和控制制备条件,可以获得具有不同形貌和尺寸的氧化铝粉末。
2.成型:氧化铝粉末通常需要进行成型,以便获得所需的形状和尺寸。
常见的成型方法包括干压成型、注塑成型等。
干压成型适用于批量生产,而注塑成型适用于复杂形状和小批量生产。
3.烧结:成型后的氧化铝坯体需要进行烧结以提高其致密度和机械性能。
烧结工艺包括常压烧结、热等静压烧结等。
常压烧结是最常用的方法,可以在较高温度和气氛条件下完成。
而热等静压烧结则可以获得更高的致密度和均匀性。
性能特点1.高强度:氧化铝陶瓷的强度比钢材还要高。
这得益于氧化铝的晶格结构和结晶方式,使得其晶界强度较高,抗拉、抗压强度都很突出。
2.高硬度:氧化铝的硬度接近于钻石,具有很高的抗刮擦性能。
这使得氧化铝陶瓷在磨擦材料、切割工具等领域有广泛应用。
3.耐磨损:氧化铝陶瓷具有良好的耐磨性能,不易磨损、疲劳,可以长期保持较好的表面光洁度。
4.耐高温:氧化铝陶瓷的耐高温性能优异,可在高温下长期稳定工作。
这使得它在航空航天、电力等领域中得以广泛应用。
5.绝缘性:氧化铝陶瓷是一种优良的绝缘体,具有良好的绝缘性能和电介质性能。
这使得它在电子元器件、绝缘设备等方面有重要应用。
应用领域1.电子领域:氧化铝陶瓷在电子元器件中具有重要应用,如集成电路基板、电子陶瓷电容器、热敏电阻等。
其绝缘性能和耐高温特性使得它在电子领域中的应用不断扩大。
2.机械工程领域:氧化铝陶瓷在机械工程领域中广泛应用,如轴承、活塞环、机械密封件等。
其高硬度和耐磨损性能使得它可以在恶劣环境下长期工作。
氧化铝陶瓷的制备与应用
氧化铝陶瓷的制备与应用第一章:引言氧化铝陶瓷是一种由氧化铝粉末经过成型、烧结等多个工艺过程制成的陶瓷材料。
由于其高强度、高硬度、高抗腐蚀性、高绝缘性、高耐磨性等特性,氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、机械、化工、医疗等领域。
本文将详细介绍氧化铝陶瓷的制备和应用。
第二章:氧化铝陶瓷的制备2.1 氧化铝粉末氧化铝粉末可以通过退火、滚动、溶胶-凝胶等方法制备。
其中,退火法是将高温下制备的氧化铝沉淀物进行退火,使其转化为氧化铝粉末的方法。
滚动法是将铝棒压片后在高温下转动,使铝棒慢慢磨碎成粉末。
溶胶-凝胶法则是在溶液中加入适量的铝盐,并在高温下凝胶形成粉末。
2.2 成型氧化铝粉末通过添加绑合剂、增塑剂等辅助材料进行成型,可采用注塑、压制、挤出等多种方法进行成型。
2.3 烧结成型后的氧化铝陶瓷必须进行烧结加工,以提高其机械性能。
烧结分为两种方法:固相烧结和液相烧结。
固相烧结是将粉末在高温下烧结成坚硬的陶瓷,其强度高但成型难度大。
液相烧结则是将适量的添加剂与氧化铝粉末混合,形成熔体并在高温下进行烧结。
熔体能够填充氧化铝粉末之间的空隙,增加烧结密度,提高抗拉强度。
第三章:氧化铝陶瓷的应用3.1 电子行业氧化铝陶瓷可用作载体、基板、封装材料等电子元器件的组成部分。
其机械强度高、热膨胀系数小、耐高温性好、绝缘性能良好等特性均满足电子元器件对材料的要求。
3.2 机械行业氧化铝陶瓷用作机械零部件,如轴承、齿轮、刀具等。
其硬度高、耐磨性良好、化学稳定性好等特性保证了机械零部件的使用寿命和精度。
3.3 化工行业氧化铝陶瓷可用作化学反应器、催化剂等化工设备的组成部分。
其抗腐蚀性好、化学惰性大、热膨胀系数小等优点,使其广泛应用于化工行业。
3.4 医疗行业氧化铝陶瓷的生物相容性好,无毒害、无异物反应等特点,使其常被用作人工骨头、牙科材料、人工关节等医疗器械的制造材料。
第四章:总结与展望随着科学技术的不断发展,氧化铝陶瓷的制备和应用也不断升级。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷1.氧化铝陶瓷:氧化铝陶瓷又称刚玉瓷,一般以α-A1203为主晶相。
按照A1203含量和添加剂的不同,有不同系列。
如按照A1203含量不同可分为75瓷,85瓷,95瓷,99瓷等;按照其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷;按照添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等。
Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳固、机械强度最高的一种;A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映,只有Mg, Ca,Zr 和Ti在必然温度以上对其有还原作用;热的硫酸能溶解A1203,热的HCl, HF对其也有必然侵蚀作用;A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。
由于A1203陶瓷优良的化学稳固性,可普遍地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套,输送酸的管道内衬和阀门等。
氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优良的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点,因此在电子、电器方面有十分广漠的应用领域。
A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域取得了普遍应用。
如制造纺织耐磨零件、刀具。
各类发动机中还大量利用A1203陶瓷火花塞。
透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性,同时具有高温强度高、耐热性好、耐侵蚀性强等特点。
可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。
氧化铝陶瓷制作工艺:氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚:利用其透光性及可耐碱金属侵蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐侵蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部份滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
氧化铝陶瓷的制备及其微观结构研究
氧化铝陶瓷的制备及其微观结构研究氧化铝陶瓷是一种种类非常广泛的陶瓷材料,其在工业、生活和科研领域都有着广泛应用。
本文将从氧化铝陶瓷的制备入手,探讨其微观结构以及研究现状。
一、氧化铝陶瓷的制备氧化铝陶瓷可以通过多种方法制备,其中最常见的是烧结法。
该方法是将氧化铝粉末与一定量的添加剂混合后,加入适量的有机粘结剂,成型后进行烘干,再经过高温烧结而制得。
此外,还有常压干燥成型法、等离子喷雾法和热压缩成型法等常见制备方法。
在制备过程中,添加剂对氧化铝陶瓷的性能有着重要的影响。
例如,二氧化硅、钙钛矿和氧化锆等添加剂可以提高氧化铝陶瓷的强度和硬度;钇和铈等稀土元素则可以改善其耐高温性能和化学稳定性。
此外,加入碳微粉、碳化硅或碳化硼等还可以提高氧化铝陶瓷的热导率等特性。
二、氧化铝陶瓷的微观结构氧化铝陶瓷具有非常丰富的微观结构,其中最常见的是晶粒和孔隙。
其晶粒大小范围从几纳米到数微米不等,而孔隙则可以分为宏孔、中孔和微孔三种类型。
其中,宏孔是指孔径大于100纳米的孔隙,中孔的孔径在2-50纳米之间,而微孔的孔径小于2纳米。
此外,在氧化铝陶瓷中还存在一些重要的微观结构,如晶界、颗粒界面和内部脆性缺陷等。
晶界是晶粒之间的界面,其中存在大量缺陷位错,会对氧化铝的力学性能有着重要的影响。
颗粒界面是由于颗粒之间聚集而形成的界面,其存在会影响氧化铝陶瓷的致密性和均匀性。
内部脆性缺陷包括裂纹、铸造缺陷和孪晶等,会弱化氧化铝陶瓷的力学性能和耐腐蚀性。
三、氧化铝陶瓷的研究现状目前,国内外学者们对氧化铝陶瓷的研究领域主要包括以下几个方面。
首先是陶瓷材料的稳定性和可靠性。
研究者们通过研究氧化铝陶瓷的微观结构、缺陷机制和加工成型方法等,探究其稳定性和可靠性。
例如,美国科罗拉多大学的研究人员说明,加入少量的氧化铟和氧化钇可以显著改进氧化铝陶瓷材料的稳定性和耐久性。
其次是制备方法和工艺研究。
科学家们对氧化铝陶瓷的制备方法进行研究,探索最优的制备工艺,寻找制备氧化铝陶瓷的新方法和新技术。
氧化铝陶瓷制备技术研究
氧化铝陶瓷制备技术研究
1引言
氧化铝陶瓷(Al2O3Ceramic)是一种具有良好光学性能、耐高温性、强度高、质轻且极易加工的陶瓷材料,它可以实现质量上厘、周期超短的高效制造,被广泛应用于医疗、航天、电子等领域。
目前,越来越多的企业和研发机构正力求寻求一种能够快速、有效的制备氧化铝陶瓷的方法和技术,以满足不同领域对于陶瓷材料的大量产业需求。
2熔法
熔法是目前比较常用的一种氧化铝陶瓷制备技术,它的基本原理是在溶解期间形成氧化铝溶胶,再经过一系列的烧结工艺,将氧化铝溶胶最终转换为氧化铝陶瓷。
它具有材料成本低、生产效率高、细致精密等优势,被广泛用于制备各种表面光洁度高、口径精密度高的氧化铝陶瓷产品。
3压辊钻孔
压辊钻孔一种特殊的氧化铝陶瓷制备技术,它是通过将陶瓷半成品/原料经由定形、滚压、表面处理等工序,最终形成相关氧化铝陶瓷零件。
这种制备技术的优势在于尺寸精度高,表面光洁度高,装配安全牢靠,能够有效满足客户对于氧化铝陶瓷零件规格尺寸大小精度要求。
4热压法
热压法是指通过把原料进行一系列的混合和加工,用一定的压力将其压型成型而形成氧化铝陶瓷的一种制备技术。
热压法的优势在于它具有快速、有效的生产,以及对于不同表面光洁度要求更加严格的装配要求,能够满足客户对于该类陶瓷材料的多种要求。
5总结
以上就是关于氧化铝陶瓷制备技术的详细介绍,它们各有优势且用途广泛,分别适用于各种表面光洁度高、口径精密度高和复杂制造等质量要求更高的氧化铝陶瓷制备。
氧化铝陶瓷的制备技术正在不断发展,其真正的潜力和作用仍有待发掘,未来仍有很多的可能性及挑战。
氧化铝陶瓷的工业应用
氧化铝陶瓷的工业应用《氧化铝陶瓷的工业应用》氧化铝陶瓷是一种具有广泛工业应用的材料,其具有优异的性能和多样的特点。
在许多行业中,氧化铝陶瓷被广泛应用于各种领域,如电子、航天、石油化工、冶金等。
以下将介绍氧化铝陶瓷在这些行业中的工业应用。
电子行业是氧化铝陶瓷应用最广泛的领域之一。
由于氧化铝具有优异的绝缘性能、耐高温性能和化学稳定性,它被广泛应用于电子元件的制造。
例如,半导体设备中的隔离垫片、高频电子元件的封装、高压电容器的绝缘体等都可使用氧化铝陶瓷制造。
此外,氧化铝陶瓷还用于制备印刷电路板、陶瓷基板和高压电机绕组绝缘。
航天领域对材料的要求极高,而氧化铝陶瓷正满足这些要求。
它具有高强度、耐腐蚀和高热稳定性等特点,因此广泛应用于航天器和导航设备的制造。
氧化铝陶瓷用作航天器的热防护材料,能够在极高温度下保护航天器不受损坏。
此外,氧化铝陶瓷还可用于航天器的气动热模拟、传感器的制造等。
在石油化工行业,氧化铝陶瓷也发挥着重要作用。
由于其耐高温、耐腐蚀和化学稳定性等优异性能,氧化铝陶瓷广泛应用于石油化工设备的制造。
例如,在炼油过程中,氧化铝陶瓷常用于制备油气转化催化剂和石蜡催化剂等。
此外,氧化铝陶瓷也可用于制备石油储罐的防腐涂料、化工管道的内衬和石油化工设备的隔热层,提高设备的安全性和效率。
在冶金行业,氧化铝陶瓷常用于高温炉窑、熔融金属搅拌和保温保热材料等。
由于氧化铝陶瓷具有优异的耐火性和热稳定性,它被广泛应用于炼钢、铸造和烧结等工艺中。
例如,在高温炉窑中,氧化铝陶瓷可以起到保温隔热和防烟灾的作用。
此外,氧化铝陶瓷还可用于制备炉窑隔热材料、铝电解槽和铝合金熔炼锅等。
综上所述,氧化铝陶瓷是一种在电子、航天、石油化工和冶金等行业广泛应用的材料。
其优异的性能和多样的特点使其在这些行业中发挥着重要作用,为各行业的发展做出了积极贡献。
氧化铝陶瓷含量
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主要成分的陶瓷材料,其含量通常在92%以上。
这种材料具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等优点,因此在工业上被广泛应用。
首先,我们来了解一下氧化铝陶瓷的基本成分。
氧化铝陶瓷是由氧化铝粉末制成的,其中还可能含有一些其他杂质,如二氧化硅、氧化钙等。
这些杂质的存在可能会影响陶瓷的性能,因此需要严格控制其含量。
其次,我们来了解一下氧化铝陶瓷的制备过程。
制备氧化铝陶瓷通常需要经过以下几个步骤:配料、混合、成型、烧结。
在配料阶段,需要根据要求配制一定比例的氧化铝粉末和水;在混合阶段,需要将粉末和水混合均匀,以确保陶瓷的均匀性;在成型阶段,需要将混合好的材料制成所需的形状;在烧结阶段,需要将成型好的陶瓷在高温下烧结,以去除多余的杂质和水分,并使陶瓷晶体结构发生变化,形成坚硬的晶体结构。
那么,如何检测氧化铝陶瓷的含量呢?通常采用化学分析法来进行检测。
这种方法需要将样品溶解在酸中,通过化学反应和滴定等方法来测定其中的氧化铝含量。
通过这种方法,我们可以准确地了解氧化铝陶瓷的成分和含量,以确保其符合标准要求。
总之,氧化铝陶瓷的含量是其基本属性之一,直接影响着其性能和应用范围。
通过严格的制备过程和化学分析方法,我们可以确保氧化铝陶瓷的含量符合标准要求,从而保证其性能和使用效果。
因此,在选择和使用氧化铝陶瓷时,我们应该关注其含量和品质,以确保其符合使用要求和安全标准。
氧化铝陶瓷制作工艺
氧化铝陶瓷制作工艺氧化铝陶瓷,是一种高强度、高温、高硬度、耐磨、防腐等性能优异的陶瓷材料。
由于其卓越的物理和化学性质,氧化铝陶瓷广泛应用于航空航天、电子、化工、汽车、纺织、医药等领域。
本文将介绍氧化铝陶瓷的制作工艺。
原料准备首先,需要准备氧化铝粉末和稳定剂。
氧化铝粉末的选择应当根据氧化铝陶瓷产品的用途和性能要求来决定,通常采用细度较高、单相、纯度较高的氧化铝粉末。
稳定剂的作用是改善氧化铝粉末的分散性和稳定性,减少氧化铝颗粒的聚团现象。
常用的稳定剂有聚羧酸酯、聚腈酮和聚乙烯醇等。
混料和制胎将氧化铝粉末和稳定剂按一定比例混合,通过球磨机、振动磨机等设备进行湿式或干式研磨,得到均匀的氧化铝研磨液或氧化铝混合粉末。
然后,将制备好的氧化铝研磨液或混合粉末注入到胎模或型具中,进行成型。
氧化铝陶瓷的制备方式主要有几种,例如压制成型、注射成型、挤压成型等。
烘干成型完成后,将待烘干,去除混合物中的水分和揉捏中残留的空气,使氧化铝陶瓷的密度更加均匀和紧密。
一般情况下,常规的烘干时间为数小时或数十小时,烘干温度根据不同情况而定。
在烘干过程中,需要注意控制烘干的温度和时间,以避免氧化铝陶瓷出现龟裂或其他缺陷。
烧结烘干完成后,进入烧结阶段,烧结的目的是将成型坯体变成致密的陶瓷材料。
氧化铝陶瓷的烧结温度一般在1500℃以上,烧结时间在几小时或数十小时不等。
烧结过程中,需要控制烧结温度和时间,以保证氧化铝陶瓷能够达到所需的性能和质量。
精加工和表面处理经过烧结后的氧化铝陶瓷坯体,还需要进行精加工和表面处理。
精加工通常是通过机械加工、切割、磨削等方法进行,以获得氧化铝陶瓷精确的尺寸和表面粗糙度。
表面处理一般包括喷砂、化学抛光等方法,以去除氧化铝陶瓷表面的粉尘和杂质,使其达到光滑、亮度高的表面效果。
结论通过以上步骤的制备,氧化铝陶瓷的制作工艺得以完善,从而可以得到具有高强度、高温、高硬度、耐磨、防腐等性能优异的陶瓷材料。
随着科技的不断发展和进步,氧化铝陶瓷的广泛应用必将为人类带来更多的福利和贡献。
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论文题目:氧化铝陶瓷的制备与应用学院:材料科学与工程学院专业班级:材料化学2班学号:********姓名:王杰日期:2011-10-19氧化铝陶瓷的制备与应用摘要:氧化铝陶瓷是用途最广泛的陶瓷材料中的一种,它可用作机器及设备制造中的耐腐蚀材料、化工专业中的抗腐蚀材料、电工及电子技术中的绝缘材料、热工技术中的耐高温材料以及航空、国防等领域中的某些特种材料。
Abstract: the alumina ceramics is the most widely use of one of the ceramic material, it can be used as the machine and equipment manufacture of corrosion resistant material, chemical corrosion materials in the professional, electrical and electronic technology of thermal insulation materials, high temperature resistant materials and technologies in the aerospace, defense, etc to some of the special material.关键词:氧化铝陶瓷耐磨性机械强度耐化学腐蚀Keywords: alumina ceramics Wear resistance Mechanical strength Chemical corrosion-resistant氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。
因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。
[1]1.硬度大经中科院上海硅酸盐研究所测定,其洛氏硬度为HRA80-90,硬度仅次于金刚石,远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。
2.耐磨性能极好经中南大学粉末冶金研究所测定,其耐磨性相当于锰钢的266倍,高铬铸铁的171.5倍。
根据我们十几年来的客户跟踪调查,在同等工况下,可至少延长设备使用寿命十倍以上。
3. 重量轻其密度为3.5g/cm3,仅为钢铁的一半,可大大减轻设备负荷。
氧化铝制品的成型方法可采用一般的成型方法,如干压法、注浆法、浇注法、挤压法、扎膜法等。
近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。
不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于4∶1的物件。
成型方法有单轴向或双向。
压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。
压机最大压力为200Mpa。
产量每分钟可达15~50件。
由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。
而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。
因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对磨模具充填非常重要。
充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。
粉体颗粒以大于60μm、介于60~200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。
注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。
由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。
注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。
通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。
由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。
空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。
为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。
氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。
此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。
【2】化铝陶瓷(alumina ceramics)是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。
其Al2O3含量一般在75~99.99%之间。
通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。
Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“,含量在85%左右的为“85瓷“,含量在95%左右的为“95瓷“,含量在99%左右的为“99瓷“。
工业Al2O3是由铝钒土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求不高的,一般通过化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000~2400C熔融制得,也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体。
根据研究报道过的变体有十多种,但主要有三种,即γ- Al2O3,β- Al2O3,α- Al2O3。
Al2O3的晶体转化关系如下图,其结构不同,因此其性质也不同,在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。
γ- Al2O3,属尖晶石型(立方)结构,氧原子形呈立方密堆积,铝原子填充在间隙中。
它的密度小。
且高温下不稳定,机电性能差,在自然界中不存在。
由于是松散结构,因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。
β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。
它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示(RO指碱土金属氧化物,R2O指碱金属氧化物),其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]+类型尖晶石单元交叠堆积而成,氧离子排列成立方密堆积,Na+完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内,在这个平面内可以很快扩散,呈现离子型导电。
α- Al2O3,属三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,在自然办只存在α- Al2O3,如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
α- Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。
它是三种形态中最稳定的晶型,电学性质最好,具有优良的机电性能。
Al2O3中的化学键是离子键,离子键也称“电价键”,它是由金属原子失去外层电子形成正离子,非金属原子取得电子形成负离子,互相结合形成的。
离子键是依靠正负离子间静电引力所产生的化学键,它没有方向性也没有饱和性。
A Al2O3陶瓷属于氧化物晶体结构,氧化物结构的结合键以离子键为主,它的分子式通常以AmXn表示。
A(或者B)表示与氧结合的正离子,n为离子数,x表示氧离子,n表示它的数量。
大多数氧化物中的氧离子半径大于正离子的半径。
所以它们的结构是以大直径的氧离子密堆排列的骨架,组成六方或面心立方点阵,小直径的正离子嵌入骨架的间隙处。
这种陶瓷材料具有高的硬度和熔点。
陶瓷体的相组成中,晶相相对含量波动范围很大,通常特种陶瓷中晶相体相对含量较高。
晶相对陶瓷材料性质有很大的影响。
表中列出了一般陶瓷到特种陶瓷中的刚玉相(α- Al2O3)含量的变化及表现出的性能差异。
【3】氧化铝陶瓷具有很好的耐化学腐蚀性和熔融金属性。
它的耐热性,具有热膨胀系数小,机械强度大,热传导率好的特点,在硬度上也与刚玉相同,耐磨性与超硬的合金相匹敌。
氧化铝陶瓷在用途上可以是生物陶瓷,耐磨材料如耐磨陶瓷球及棒,机械零件如密封环阀门零件,高温器件如高温液体输送管,电子器件如高压开关的管壳绝缘材料等等的用途。
陶瓷的许多性质明显地取决于气孔的数量、大小及分布。
陶瓷中气孔分为开门气孔和闭口气孔。
在坯料烧结前大都是开口气孔,烧结后开口气孔减少、消失或转变为闭口气孔。
开口气孔使陶瓷的气密性下降、化学腐蚀性增加。
气孔使陶瓷材料的导热率下降、介电损耗增大、抗电击穿强度降低。
气孔还可以使光线散射而降低陶瓷的透明度。
气孔又是应力集中的地方,在受到外界载荷作用时可能直接成为裂纹,使陶瓷材料的强度性能明显下降。
在氢气氛下烧结时,由于氢原子半径很小,易于扩散并有利于闭口气孔的消除。
在氧化铝中添加0.25 的氧化镁,于氢气氛下烧结可得到近于理论密度的烧结体。
玻璃相在Al2O3陶瓷坯中起了黏结作用,它把分散的晶相黏结在一起.可填充陶瓷中的气孔空隙,使陶瓷材料致密。
玻璃相还能抑制晶体的长大,防止晶体的晶型在温度变化时产生转变。
玻璃相在陶瓷中也存在负面影响。
它的力学性能比晶相要低,而且热稳定性也差,在较低的温度下便会开始软化。
玻璃相结构较疏松,常会在结构的空隙中充填一些金属离子。
这样,在电场作用下,很容易产生极化,使陶瓷材料绝缘性能下降,介电损耗增加。
氧化铝陶瓷的微观结构决定了它必将具有一系列的优点,比如:氧化铝陶瓷材料具有优良的绝缘性,高频损耗小,高频绝缘性好的特点;氧化铝陶瓷不燃、不锈,坚固不易损坏,有着其它有机材料和金属材料不可比拟的优良性质。
氧化铝陶瓷耐磨性,其硬度与刚玉相同,达到莫氏硬度九级,耐磨性与超硬合金相匹敌。
氧化铝陶瓷的耐热性,具有热膨胀系数小,机械强度大,热传导率好等特点。
氧化铝陶瓷具有耐化学腐蚀性和熔融金属性等特点。
【4】基于以上的种种优点,氧化铝陶瓷被广泛应用于各个领域。
在电子工业中的应用(1)多芯片式封装用陶瓷多层基板:十年来已成功地用于计算机半导体芯片的封装,不仅使计算机的性能提高了十多倍,而价格也大幅度连续下降。
这是由于实现了高密度封装,缩短了芯片本身的信号传输时间。
封装用的氧化铝陶瓷多层基板的制造方法有厚膜印刷法、生坯叠片法、生坯印刷法、厚薄膜混合法等四种。
(2)高压钠灯发光管:由多晶不透明的氧化铝所形成的氧化铝透明体,应用于高压钠灯发光管,照明效率为水银灯的两倍,从而开拓了提高照明效率的新途径。
透明氧化铝精细陶瓷不仅能透光,而且具有耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度、介质损耗小等性能,是一种优良的光学陶瓷,还可作微波炉窗等。
(3)氧化铝陶瓷传感器:用氧化铝陶瓷的晶粒、晶界、气孔等结构特征和特性作敏感元件,用于高温和含腐蚀性气体的环境中,使检测、控制的信息准确而迅速。
从应用的类型看,有温度、气体、温度等传感器。
目前需急待解决的问题是互换性、选择性,从单个传感器发展到复合传感器和多功能传感器。
耐热结构材料随着航天技术的发展,氧化铝纤维、晶须及复合材料,是引人注目的高性能防热、绝热材料之一。
(1)航天飞机的热防护系统:航天飞机在返回与再入过程中,对热防护系统提出了更高的要求。
美国洛克希德导弹宇航公司认为,氧化铝纤维是最有希望的材料之一。
由氧化铝纤维构成的复合材料已用作导弹头锥、喷管,航天飞机头部和机翼前缘,并在民航飞机刹车材料中得到应用。
(2)新的高温陶瓷纤维:最新发展了一种氧化铝--氧化锆陶瓷纤维,使材料的强度和韧性得到提高。
拉伸强度超过2100Mpa,在1400℃空气中暴露100小时后,在室温仍保持1400Mpa的拉伸强度。
这种复合材料可用于火箭发动机喷管的喉部衬垫、尾部喷管的绝热材料。