浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析
氧化铝在陶瓷中的作用
氧化铝在陶瓷中的作用氧化铝在陶瓷中的作用一、引言在古代，陶瓷是一种非常重要的手工艺品，具有很高的艺术价值和实用价值。
随着科技的发展和工业化的进步，精细陶瓷产品得到了极大的发展，氧化铝在这一进程中扮演着非常重要的角色。
本文将探讨氧化铝在陶瓷中的作用及其优势。
二、氧化铝在陶瓷中的作用1. 提高抗磨性氧化铝在陶瓷制品中充当着一种非常重要的反应助剂。
它可以加速烧结，使得瓷质更加致密。
氧化铝可以提高制品的抗磨性，使其更加耐用，延长使用寿命。
2. 改善材料性能氧化铝具有很好的化学惰性，可以减少材料的变形、开裂等现象。
同时，它还能够降低瓷材料的烧结温度，缩短烧结时间并提高瓷材料的透明度和韧性，即瓷瓶会更加通透、耐摔。
氧化铝在陶瓷中具有很好的化学惰性，能够承受化学物质的侵蚀，提高制品的化学稳定性，延长使用寿命，同时还能够保护陶瓷表面的美观度。
4. 提高热伸缩系数氧化铝在陶瓷中可以提高制品的热伸缩系数，使其更好的适应温度变化和温差的冲击。
这也就保证了陶瓷在不同环境下的使用寿命和可靠性。
三、氧化铝相比其他助剂的优点1. 抗压强度高氧化铝的抗压强度很高，在瓷瓶等制品上的表现尤为明显。
其他助剂的抗压强度较弱，制品在使用过程中容易出现开裂等现象。
2. 热稳定性强氧化铝可以提高制品的热稳定性，具有更高的耐高温性能，可适用于更宽泛的使用领域。
而其他助剂的热稳定性较弱，容易受到温度变化的影响，使用范围较为受限。
氧化铝具有良好的化学稳定性，能够很好地承受酸碱侵蚀和化学物质的腐蚀。
而其他助剂的化学稳定性较差，容易受到化学侵蚀的影响，瓷材料表面容易出现氧化、损伤等化学反应。
四、结论氧化铝作为一种非常重要的反应助剂，在陶瓷制品的制造过程中发挥着很重要的作用。
它可以提高制品的物理性能、化学性能和热性能，使得瓷质更加致密、耐用、透明、韧性好，化学稳定性强，具有更高的高温和低温承受能力。
与其他助剂相比，氧化铝具有优良的抗压强度、热稳定性和化学稳定性，可以使陶瓷制品更好的满足不同领域的使用需求。
涂釉氧化铝
涂釉氧化铝
涂釉氧化铝主要指的是在陶瓷釉料中添加氧化铝，以提高陶瓷制品的某些性能。
氧化铝是一种常见的陶瓷釉料添加剂，其在陶瓷釉中的作用主要体现在以下几个方面：
1.增加釉的硬度和透明度：氧化铝可以加大釉面内部的结晶颗粒，从而提升釉的硬度和透明度。
这
对于需要保持釉面光泽且易清洁的厨卫洁具、陶瓷器皿等产品尤为重要。
2.调整温度和膨胀系数：加入适量的氧化铝可增加釉料的膨胀系数，使其更加适合陶器的制作温度，
防止釉料在高温下产生开裂或剥落现象。
3.增加釉料的流动性：氧化铝的添加可以使釉料更加流动，均匀地分布在陶器的表面。
总的来说，涂釉氧化铝是一种重要的陶瓷制作工艺，它可以显著提高陶瓷制品的硬度、耐磨性、耐高温性等性能，从而扩大陶瓷制品的应用范围和使用寿命。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士或查阅相关书籍文献。
氧化铝陶瓷
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。
氧化铝陶瓷干压工艺技术
氧化铝陶瓷干压工艺技术氧化铝陶瓷是一种常见的高温耐磨材料，具有优异的物理性能和化学稳定性，广泛应用于工业生产中的高温环境。
氧化铝陶瓷干压工艺技术是制备氧化铝陶瓷产品的一种常用方法，它具有工艺简单、成本低廉等优点。
氧化铝陶瓷干压工艺技术主要包括原料配制、研磨、干压成型、烧结等步骤。
首先需要按照一定的配方，将氧化铝和一定比例的添加剂混合均匀。
添加剂的作用主要是增强氧化铝陶瓷的硬度和强度，并改善其物理性能。
混合后的粉末需要进行研磨处理，以获得更细小均匀的颗粒，提高陶瓷材料的致密度。
在干压成型过程中，需将研磨后的氧化铝粉末放入成型模具中，并利用压力将其固定在一定形状的陶瓷模具中。
通常情况下，压力可达几十至几百兆帕（MPa），以保证成型制品的强度与致密性。
干压成型的优点是成型速度快、精度高，适用于制作各种规格和形状的氧化铝陶瓷产品。
成型后的氧化铝陶瓷产品需要进行烧结处理，以增强其物理性能和化学稳定性。
烧结温度通常在1500℃-1800℃之间，烧结时间和温度是影响陶瓷产品致密度和晶粒尺寸的重要因素。
在烧结过程中，氧化铝粉末会发生晶界扩散和再结晶现象，晶粒尺寸逐渐增大，形成致密的陶瓷材料。
在氧化铝陶瓷干压工艺技术中，还可采用添加剂掺杂、减压烧结等方法，来改善陶瓷产品的物理性能。
添加剂掺杂可以提高陶瓷的硬度、强度和高温抗氧化性能；减压烧结则可以降低成型温度，并提高陶瓷材料的致密度和强度。
总之，氧化铝陶瓷干压工艺技术是一种制备氧化铝陶瓷产品的常用方法，具有工艺简单、成本低廉等优点。
通过适当的原料配制、研磨、干压成型和烧结处理，可以获得高致密度、高硬度、高强度和优异的物理性能的氧化铝陶瓷产品。
氧化铝在陶瓷釉中的作用
氧化铝在陶瓷釉中的作用
陶瓷釉是一种常用于陶瓷制作中的外层装饰材料，它能给陶瓷表面增加光滑、
耐磨的特性，并且能够改变陶瓷的颜色和质感。
氧化铝是一种常见的添加剂，在陶瓷釉中起到重要的作用。
首先，氧化铝能够增加陶瓷釉的硬度和耐磨性。
陶瓷制品表面涂布一层氧化铝釉，在烧制过程中，氧化铝会在釉料中结晶，形成坚硬的晶体颗粒，使釉面变得坚硬而耐磨。
这种硬度和耐磨性能使陶瓷制品在日常使用中更加耐用，减少了表面划痕和磨损的可能性。
其次，氧化铝可改变陶瓷釉的颜色。
陶瓷釉通常会根据需求添加不同的金属氧
化物来达到不同的颜色效果。
氧化铝含有高度稳定的氧化铝晶体结构，它能够适应高温环境，不易熔化和分解，使陶瓷釉具有较高的色彩稳定性。
而且，氧化铝还能与其他金属氧化物相互作用，产生不同的化学反应，从而改变陶瓷釉的颜色和质感。
另外，氧化铝在陶瓷釉中还可以起到增稠剂的作用。
由于氧化铝具有较高的比
表面积和结晶性，它能够增加陶瓷釉中颗粒之间的黏附力，提高釉料的粘度，使釉料更容易涂覆在陶瓷表面上，并且能够控制釉料在烧制过程中的流动性，避免釉料过度流动或聚集。
总结起来，氧化铝在陶瓷釉中具有增加硬度和耐磨性、改变颜色和质感以及增
稠剂的作用。
它在陶瓷制作中起到了重要的促进和改良作用，使得陶瓷制品更具实用性和装饰性。
氧化铝陶瓷低温烧结助剂研究概述
氧化铝陶瓷低温烧结助剂研究概述氧化铝陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料，具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、抗高温性等特点，在工业生产和科研领域有着广泛的应用。
然而，氧化铝陶瓷的低温烧结难度较大，需要添加一定的助剂才能够实现良好的烧结效果。
本文将对氧化铝陶瓷低温烧结助剂的研究进展进行概述。
1. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的分类氧化铝陶瓷低温烧结助剂主要分为有机助剂和无机助剂两类。
有机助剂包括聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯酮（PVP）等；无机助剂包括碳酸钙、硼酸、氧化钙、氢氧化钠等。
2. 有机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用有机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到增强材料粘结力、促进颗粒成核、调节材料微观结构等作用。
其中，PVA 是一种常用的有机助剂，可以有效地提高氧化铝陶瓷的烧结密度和力学性能。
PAA则可以在低温下促进氧化铝颗粒的成核和晶粒生长，提高材料的致密性和硬度。
PVP则可以增加氧化铝陶瓷的塑性变形能力，降低其断裂韧性。
3. 无机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用无机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到促进颗粒成核、调节晶体生长速率、防止晶体生长过快等作用。
其中，碳酸钙可以促进氧化铝陶瓷颗粒的成核和晶粒生长，提高材料的致密性和硬度；硼酸则可以防止氧化铝陶瓷晶体生长过快而导致材料开裂；氢氧化钠则可以调节氧化铝陶瓷晶体生长速率，提高材料的致密性和强度。
4. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的优化为了进一步提高氧化铝陶瓷低温烧结助剂的效果，需要对其进行优化。
目前，主要采用的方法包括改变助剂添加量、改变助剂种类、采用复合助剂等。
其中，复合助剂是一种较为有效的优化方法，可以充分发挥不同助剂的作用，提高氧化铝陶瓷的致密性和力学性能。
综上所述，氧化铝陶瓷低温烧结助剂是实现氧化铝陶瓷低温烧结的关键因素之一，其种类和添加量对于材料的致密性和力学性能具有重要影响。
未来，我们还需要进一步深入研究不同助剂的作用机制，以及如何优化氧化铝陶瓷低温烧结助剂的配方，为其在工业生产和科学研究中的应用提供更为可靠的技术支持。
以MnO2-TiO2-MgO为添加剂注浆成型低温烧结Al2O3陶瓷
以MnO2-TiO2-MgO为添加剂注浆成型低温烧结Al2O3陶瓷采用注浆成型方法,通过加入MnO2-TiO2-MgO复相添加剂,在1350℃空气气氛中常压烧结,获得了相对密度最大为95.7%的氧化铝陶瓷。
研究了MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷显微结构与力学性能的影响。
在添加质量分数为3%MnO2,0.5%MgO的情况下,比较添加不同质量分数的TiO2（1.0～3.0%）对氧化铝陶瓷烧结性能的影响。
通过对比发现,该复相添加剂能有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,在同一温度下,随着TiO2的增加,烧结体密度也随之增加,强度也有明显差别。
结果表明,1350℃下Al2O3＋0.5%MgO＋3%MnO2＋1.5%TiO2体系烧结效果最好,断口为沿晶断裂,无明显气孔,晶粒分布均匀,平均粒径为2μm,无晶粒异常长大现象。
烧结体密度达到3.80g/cm^3,抗弯强度为243MPa。
结果表明,添加TiO2 5%、在1300oC时的常压烧结密度可达到理论值的97%.固定CuO(0.4%)和TiO2(4%)的添加量、改变TiO2(0--32%)和CuO(0--3.2%)的添加量(质量分数, 下同), 研究了CuO--TiO2复合助剂对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构、物相组成以及烧结激活能的影响, 以揭示复合助剂的低温烧结机理。
结果表明, 在1150--1200℃TiO2固溶入Al2O3生成Al2Ti7O15相, 并生成大量正离子空位提高了扩散系数, 从而以固相反应烧结的作用机理促进了氧化铝陶瓷的致密化; TiO2在Al2O3中的极限固溶度为2%--4%, 超过固溶极限的TiO2对陶瓷烧结没有促进作用; 添加适量的CuO(0.4%)可将TiO2在Al2O3中的固溶温度降低到1100℃以下, 并以液相润湿作用促进氧化铝陶瓷的致密烧结。
陶瓷烧结激活能的计算结果定量地印证了上述烧结机理; 当在Al2O3中添加4%的TiO2和2.4%的CuO,可将烧结激活能降低到54.15 kJ ? mol-1。
氧化铝行业分析
氧化铝行业分析氧化铝是指铝在高温下与氧气反应形成的化合物，具有很高的热稳定性和化学稳定性。
它广泛应用于陶瓷、电子、磁性材料、磨料和催化剂等行业。
首先，氧化铝在陶瓷行业中的应用非常广泛。
它可以作为陶瓷材料的主要成分，例如瓷砖、陶瓷器皿和陶瓷管道等。
氧化铝陶瓷材料因其高硬度、耐磨性和耐高温等特性，被广泛应用于冶炼、化工、机械、电子等领域。
其次，氧化铝在电子行业中也有重要应用。
由于氧化铝具有良好的绝缘性能和高介电常数，可以作为电容器的介质材料，用于制造电子元件。
此外，氧化铝也可以用于制造半导体材料和电子陶瓷等。
另外，氧化铝还被广泛应用于磁性材料行业。
在制造磁性材料时，氧化铝可以作为添加剂，提高材料的热稳定性和磁性能。
这对于制造高性能的磁性材料非常重要，特别是在电动机、发电机和变压器等领域。
此外，氧化铝还是一种重要的磨料材料。
由于其硬度高、耐磨性好，常被用作磨料砂轮的主要成分。
磨轮是机械加工中常用的工具，在金属加工、玻璃加工和宝石加工等领域广泛应用。
最后，氧化铝还可以作为催化剂，用于促进化学反应的进行。
它具有良好的化学稳定性和催化活性，可用于催化重要的有机化学反应，如氧化反应、氢化反应和酯化反应等。
这对于化学工业来说具有重要的意义。
综上所述，氧化铝行业具有广阔的市场空间和发展潜力。
随着陶瓷、电子、磁性材料、磨料和催化剂等行业的不断发展，对氧化铝的需求将会持续增加。
然而，氧化铝行业也面临一些挑战，如原材料成本上升和环境保护压力增加等。
因此，企业需要不断提高产品质量和技术创新能力，以顺应市场需求的变化，实现可持续发展。
Al2O3陶瓷材料中添加不同量ZrO2
Al2O3陶瓷材料中添加不同量ZrO2的力学性能影响目的：分析在Al2O3陶瓷材料中添加不同量的ZrO2后，陶瓷的力学性能变化以及耐磨损的效果，从而得到最优的Al2O3陶瓷材料中ZrO2添加量。
方法：运用热压烧结法制备Al2O3陶瓷，第一组采用99.6vol% Al2O3（ＡＤ９９５）、第二组采用Al2O3中添加１５ｖｏｌ％的ZrO2，第三组采用Al2O3中添加25ｖｏｌ％的ZrO2。
针对符合材料细观力学理论，并充分考虑到ZrO2的相变特性，建立起了两者之间的力学结构模型。
结果：在氧化铝材料中添加了细化氧化锆晶体后，陶瓷材料的致密性有了明显提升，三组实验中所制得的陶瓷材料中的力学性能图线呈现应力-应变曲线类线性关系。
第一组陶瓷的断裂韧性为5.38MPa·m0.5,第二组陶瓷材料的断裂韧性为8.37 MPa·m0.5，较上一组实验的断裂韧性提升了大约50%；第三组实验所制得的陶瓷材料的断裂韧性为10.53 MPa·m0.5。
结论：进而说明，伴随着ZrO2增加量的提升。
陶瓷的弹性模量降低而断裂韧性增加，这一变化趋势与实验结果有良好的一致性。
未增加ZrO2材料层的磨损形式主要是磨粒磨损，而两组增加了加ZrO2材料层的磨损形式主要是黏着磨损。
1 引言陶瓷材料是人类应用最早的材料之一。
它是一种天然或人工合成的粉状化合物，经过成形或高温烧结，由金属元素和非金属的无机化合物构成的多相固体材料川。
陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度、高硬度、抗氧化等诸多优点，近年来逐渐从传统应用行业扩展到航空航天、生物医疗、汽车、建筑等更为广阔的应用领域。
但氧化铝陶瓷材料由于本质上是一种脆性材料，由于自身结构和键性的原因，滑移系统少，位错产生和运动困难，导致韧性较低，也严重限制了其应用和发展。
ＺｒＯ２增韧Ａｌ２Ｏ３陶瓷是最早开发的Ａｌ２Ｏ３陶瓷基复合材料。
ＺｒＯ２自身马氏体转变引起的裂纹韧化和残余应力韧化可使其韧性得到显著提高，这也是对Ａｌ２Ｏ３陶瓷增韧使用最多且效果最好的增韧方法之一［２－３］。
预烧结添加剂对95%氧化铝瓷致密化的影响
关键词 ：无机非金属材料 ；液相烧结添加剂 ；氧化铝 陶瓷；致 密化
中图分类号 ： Ｑ１４１ Ｔ ７． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ １ ０ ８（ ０ ８ ２０ ５ —３ １０ — ２ ２ ０ ）０ —０ ７０ ２
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二氧化硅在氧化铝陶瓷中的作用
二氧化硅在氧化铝陶瓷中的作用氧化铝陶瓷是一种常见的陶瓷材料，具有优异的耐热性、绝缘性和耐腐蚀性等特点，广泛应用于电子、化工、冶金等领域。
而二氧化硅作为一种重要的添加剂，可以对氧化铝陶瓷的性能产生显著影响。
二氧化硅在氧化铝陶瓷中可以提高其机械强度。
二氧化硅具有较高的硬度和耐磨性，添加适量的二氧化硅可以增强氧化铝陶瓷的抗压强度和耐磨性。
这是因为二氧化硅可以填充氧化铝晶体间的缺陷，提高晶界的结合力，从而增加陶瓷的致密性和强度。
二氧化硅可以改善氧化铝陶瓷的导热性能。
氧化铝本身是一种优良的导热材料，但其导热性能仍然有限。
通过添加适量的二氧化硅，可以形成氧化铝和二氧化硅的复合结构，有效提高陶瓷的热导率。
这是因为二氧化硅具有很高的热导率，并且可以填充氧化铝晶体间的孔隙，减少热阻，提高热传导效率。
二氧化硅还可以调节氧化铝陶瓷的热膨胀系数。
氧化铝陶瓷的热膨胀系数较大，容易出现热应力引起的开裂和破坏。
而二氧化硅的热膨胀系数较小，通过添加适量的二氧化硅可以降低氧化铝陶瓷的热膨胀系数，减少热应力，提高陶瓷的热稳定性和抗热震性能。
二氧化硅还可以改善氧化铝陶瓷的化学稳定性。
氧化铝陶瓷在高温和腐蚀性环境下容易发生氧化、腐蚀和疏松等现象，影响其使用寿命和性能。
而二氧化硅具有良好的化学稳定性，可以与氧化铝形成稳定的化学键，增强陶瓷的耐腐蚀性和抗氧化性能。
二氧化硅在氧化铝陶瓷中起到了多种作用。
它可以提高陶瓷的机械强度、导热性能和化学稳定性，改善陶瓷的热膨胀性能，延长陶瓷的使用寿命。
因此，在氧化铝陶瓷的制备过程中，合理添加适量的二氧化硅是必要的，可以提高陶瓷的整体性能和应用范围。
一种氧化铝陶瓷添加板状刚玉作用
一种氧化铝陶瓷添加板状刚玉作用题目：一种氧化铝陶瓷添加板状刚玉的作用引言：氧化铝陶瓷是一种具有优异热性能和化学稳定性的材料，广泛应用于各个领域。
为了进一步提高氧化铝陶瓷的性能，研究人员引入了一种新型添加剂——板状刚玉。
本文将详细介绍这种添加剂的作用机制，以及其在氧化铝陶瓷中的应用。
一、板状刚玉的性质与制备方法1. 板状刚玉的性质：刚玉是一种由氧化铝（Al2O3）组成的高温稳定的材料，在制备过程中，可通过特定的方法制得具有板状形状的刚玉。
2. 制备方法：制备板状刚玉的常用方法包括浸渍法、压片法和溶胶凝胶法等。
二、板状刚玉对氧化铝陶瓷的作用机制1. 晶界抑制作用：氧化铝陶瓷中存在晶界，通过添加板状刚玉可有效抑制晶界的形成和生长，提高材料的晶界稳定性。
2. 力学性能增强：板状刚玉具有高硬度和高强度的特点，添加到氧化铝陶瓷中可显著提高材料的硬度和强度。
3. 热性能改善：板状刚玉具有优异的热导性能，添加到氧化铝陶瓷中可提高材料的热导率，从而加快热量的传导和散热能力。
4. 高温抗氧化性能提升：板状刚玉本身就具有良好的高温抗氧化性能，添加到氧化铝陶瓷中可提高材料的高温稳定性和耐氧化性。
5. 导电性能增强：板状刚玉的导电性能较好，通过添加可使氧化铝陶瓷具备导电特性，拓宽了其应用领域。
三、氧化铝陶瓷中的板状刚玉应用1. 电子器件封装材料：氧化铝陶瓷添加板状刚玉后，具备了优异的热导性能和高温稳定性，适用于电子器件的封装材料。
2. 光学器件基板：板状刚玉的高硬度和优异的光学性能使其成为制备光学器件基板的理想材料。
3. 热传导材料：板状刚玉的高热导率可用于制备热传导材料，用于电子散热器等领域。
4. 高温密封件：氧化铝陶瓷添加板状刚玉后，具备了较好的高温稳定性和耐氧化性能，适用于高温密封件的制备。
结论：通过添加板状刚玉，可以在提高氧化铝陶瓷的晶界稳定性、硬度、强度、热导率、高温稳定性和耐氧化性能的同时，拓宽了其应用领域。
复合添加MgO_和La2O3_对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响
第43卷第1期2024年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.1January,2024复合添加MgO 和La 2O 3对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响李㊀慧,张金平,高景霞,王二萍,张洋洋(黄河科技学院工学部,郑州㊀450006)摘要:纳米微晶氧化铝磨料具有良好的通用性和高精度磨削能力,且性价比较高,在机械制造㊁轴承㊁模具㊁汽车等领域有广泛的应用潜力㊂本研究以勃姆石(γ-AlOOH)为原料,MgO㊁La 2O 3为添加剂,采用溶胶-凝胶工艺合成纳米微晶氧化铝㊂通过差示扫描量热仪㊁X 射线衍射仪㊁扫描电子显微镜和从头算分子动力学方法模拟计算研究了添加剂对微晶氧化铝相转化㊁物相组成㊁微观结构及力学性能的影响㊂结果表明:复合添加MgO 和La 2O 3可以使氧化铝中间相θ-Al 2O 3向α-Al 2O 3转化的温度从1257ħ降低到1105ħ,将致密化温度从1600ħ降低到1350ħ,将微晶氧化铝的晶粒尺寸从1.04mm 减小到120nm,实现了低温致密烧结㊂关键词:纳米微晶;Al 2O 3;MgO;La 2O 3;溶胶-凝胶;添加剂;低温烧结中图分类号:TB321㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)01-0339-08Effects of MgO and La 2O 3Composite Additives on Microstructure of Nano-Microcrystalline Alumina CeramicsLI Hui ,ZHANG Jinping ,GAO Jingxia ,WANG Erping ,ZHANG Yangyang (Engineering Department,Huanghe Science and Technology College,Zhengzhou 450006,China)Abstract :The nanocrystalline alumina abrasive,with its excellent versatility and high-precision grinding capability,has become a cost-effective choice for various applications in fields such as mechanical manufacturing,bearings,molds and automobiles.In this study,nano microcrystalline alumina was synthesized by sol-gel process,with boehmite (γ-AlOOH)as raw material,MgO and La 2O 3as additives.The effects of MgO and La 2O 3additives on the phase transformation,phase composition,microstructure and mechanical properties of nanocrystalline alumina were investigated by differential scanning calorimetry,X-ray diffraction,scanning electron microscopy and ab initio molecular dynamics simulation.The results showthat MgO and La 2O 3composite additives can reduce the transformation temperature of alumina from the intermediate phase θ-Al 2O 3to α-Al 2O 3from 1257ħto 1105ħ,lower the densification temperature of the material from 1600ħto 1350ħ,and reduce the grain size of nanocrystalline alumina from 1.04mm to 120nm,thus realizing the low-temperature dense sintering.Key words :nano-microcrystalline;Al 2O 3;MgO;La 2O 3;sol-gel;additive;low-temperature sintering 收稿日期:2023-07-10;修订日期:2023-09-21基金项目:河南省科技攻关项目(212102210187,212102210603,232102210183)作者简介:李㊀慧(1980 ),女,副教授㊂主要从事电子功能陶瓷方面的研究㊂E-mail:leehui@通信作者:张洋洋,博士,教授㊂E-mail:yyzhang@0㊀引㊀言陶瓷磨具在机械加工和制造行业中起着重要作用,其中磨料是磨具最主要的功能部分㊂随着高端机械材料加工和表面处理技术的发展,传统的陶瓷磨料已无法满足磨削需求,迫切需要能适应不同磨削要求的新磨料[1]㊂纳米微晶氧化铝磨料是20世纪80年代出现的一种新型氧化铝基烧结磨料,由于纳米微晶氧化铝磨料的一个磨粒是由数十万个晶粒尺寸为100~500nm 的氧化铝晶体组成,磨削时磨钝的微小晶粒会沿晶界脱落而暴露出新的微晶体切削刃[2],所以用纳米微晶氧化铝磨料做成的磨具使用寿命长㊁自锐性好㊁磨削效率高㊁不易340㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷烧伤工件,且可以保持高磨削稳定性,易于实现高精度磨削[3]㊂除了性能上的优势以外,相比于电熔法制备的刚玉磨料,采用低温烧结的纳米微晶氧化铝节能减排效果显著;相比于超硬磨料,纳米微晶氧化铝磨料通用性较好,可用于黑色或有色金属的磨削加工,弥补了立方氮化硼和金刚石在磨削方面的不足,且价格远低于两者,不需要特殊设备,维修简单,性价比高㊂因此纳米微晶氧化铝在机械制造㊁轴承㊁汽车㊁模具等领域具有很大的应用前景㊂根据新思界产业研究中心发布的‘2022 2026年中国纳米微晶氧化铝磨料行业市场行情监测及未来发展前景研究报告“,目前全球纳米微晶氧化铝磨料市场仍集中在欧美和日韩,国产的纳米微晶氧化铝磨料主要为中低端产品,尚不具备与国际品牌相竞争的能力㊂为了缩短与国际市场的差距,有必要继续改进纳米微晶氧化铝磨料的产品性能,以促进磨削行业技术发展,提升我国磨削行业在国际上的竞争力㊂微观结构是影响磨料性能的一个重要因素㊂致密的结构㊁细小且均一的晶粒有助于提高纳米微晶氧化铝磨料的磨削性能㊂纯氧化铝由于晶格能较大㊁烧结难度大,需要较高的烧结温度(ȡ1600ħ)才能达到致密的结构,而温度过高会导致晶粒异常长大,因此,实现低温致密烧结和微观结构控制是纳米微晶氧化铝磨料制备的关键和难点㊂1985年,自从Kumagai等[4]报道了添加剂能降低γ-Al2O3到α-Al2O3的相转化温度,从而实现了小晶粒㊁均匀化的微观结构,添加剂(如MgO[5-8]㊁TiO2[5]㊁CeO2[5,9]㊁CaO[8]㊁SiO2[8]㊁La2O3[10]㊁Nd2O3[10]㊁Y2O3[11]㊁ZrO2[11]㊁Al[12]等)对微晶氧化铝微观结构影响的研究开始引起了国内外研究者的广泛关注㊂研究[5-8]发现,CaO㊁SiO2㊁MgO的添加能促进陶瓷的低温致密烧结,但由于CaO㊁SiO2会形成液相膜,易引起晶粒异常长大,而MgO能改变各向异性的液固界面能,从而使边界自由能降低,所以能有效抑制晶粒的异常长大,有助于陶瓷结构的均一化,且MgO价格低廉㊁易于实现产业化,因此,MgO是目前最受关注的氧化铝陶瓷添加剂之一㊂但MgO的加入会促进氧化铝晶粒生长,不利于形成纳米级细小晶粒[6]㊂研究[10]表明,La2O3很难与氧化铝形成固溶体,其存在于氧化铝的晶界上,阻碍离子迁移,从而降低晶界迁移速率,抑制晶粒生长㊂但La3+会抑制γ-Al2O3向α-Al2O3转化,从而提高α-Al2O3的相转化温度,不利于低温烧结[10]㊂在纳米微晶氧化铝陶瓷的制备过程中,单纯添加一种添加剂已无法满足性能提高需求㊂研究[13-15]发现,相比于单一添加剂,在微晶氧化铝中复合添加多种添加剂对材料性能的优化效果更为显著㊂为了能制备出结构致密㊁晶粒均匀的纳米微晶氧化铝陶瓷,本研究将MgO和La2O3作为复合添加剂,综合发挥两种添加剂的协同作用,用La2O3阻碍氧化铝晶粒长大,用MgO促进陶瓷的低温致密烧结并抑制晶粒异常长大,以实现结构致密㊁晶粒均匀的纳米微晶氧化铝陶瓷的制备㊂烧结是影响纳米微晶氧化铝显微结构的一个重要因素㊂氧化铝烧结过程中主要依靠晶界迁移来完成结构致密化,烧结易导致晶粒异常长大甚至会出现晶粒的二次长大,严重影响了材料的力学性能[14]㊂为了抑制烧结后期晶粒的快速生长,热压[16]㊁微波[17]及火花等离子[18-19]等多种烧结新技术逐渐被应用于陶瓷材料的制备中㊂虽然这些烧结技术能很好地抑制晶粒长大,但生产成本高,不利于产业化㊂Chen等[20]在制备Y2O3陶瓷时首次使用二步烧结法(two step sintering,TSS),实现了陶瓷的晶粒细化和烧结致密化㊂Brard 等[21]研究发现,相比于自然烧结,使用二步烧结法能将Y2O3-MgO复合陶瓷的晶粒尺寸从350nm降低到150nm,致密度得到极大的提高㊂为了减小微晶氧化铝的晶粒尺寸㊁提高陶瓷致密度,本研究以勃姆石为原料,以MgO和La2O3作为添加剂,结合二步烧结法,制备了晶粒细小㊁结构致密㊁力学性能优良的纳米微晶氧化铝陶瓷,并研究了复合添加MgO和La2O3对氧化铝陶瓷相转变㊁微观结构及力学性能的影响㊂1㊀实㊀验1.1㊀样品制备将70%(体积分数)的HNO3与一定比例的去离子水混合,配成pH=2.0的HNO3水溶液㊂将20%(质量分数)的γ-AlOOH纳米粉加到配制好的HNO3水溶液中,并以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)作为分散剂,得到稳定的半透明γ-AlOOH溶胶㊂在溶胶中加入5%(质量分数,下同)La2O3作为添加剂,置于球磨机中以一定速度球磨24h后取出,加入一定的Mg(NO3)2㊃9H2O使其凝胶化㊂干燥后以1ħ/min的升温速度,缓慢煅烧到480ħ后取出,破碎后过40/60目(0.425/0.250mm)分级筛进行分级㊂随后在高温烧结炉中,分别采用二步烧结和传统烧结工艺,对样品进行高温烧结,得到纳米微晶氧化铝磨料㊂其中二步烧结工第1期李㊀慧等:复合添加MgO和La2O3对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响341㊀艺的第一步烧结温度为1400ħ,第二步烧结温度为1300ħ,保温时间为2h㊂1.2㊀结构与性能表征γ-AlOOH溶胶的胶粒粒度用MICROTRAC-X100型激光粒度测试仪测量,用冷场发射JSM-6700F扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析纳米微晶氧化铝陶瓷表面的微观形貌,用PHILIPS-XPERT X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)对氧化铝的物相进行定性分析,用分析软件Nano-measurer测量晶粒尺寸,NETZSCH-STA409综合热分析仪对一水氧化铝干凝胶进行差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)分析,纳米微晶氧化铝磨料的密度由ET-320固体密度测试仪测定,纳米微晶氧化铝颗粒的单颗粒抗压强度用DKY-1型单颗粒抗压强度测定仪测定㊂2㊀结果与讨论2.1㊀球磨时间对γ-AlOOH溶胶胶粒的影响研究表明,α-Al2O3的形貌和晶粒尺寸与前驱体的形貌和晶粒尺寸密切相关[22-23]㊂前驱体的晶粒尺寸越小㊁分布越均匀,越有助于降低α-Al2O3的相转化温度,实现低温致密烧结㊂图1为不同球磨时间下勃姆石溶胶胶体粒子的粒径分布㊂由图1可知,勃姆石原料粒径分布广,粗粉含量高,随着球磨时间延长至10h,胶粒粒径迅速变小且逐渐趋于均匀㊂当球磨时间延长至20h时,胶粒粒径继续缓慢变小且更加均匀,此时大部分胶体粒子的粒径为100nm左右㊂但是当球磨时间增加到48h时,胶体粒子的粒径反而有所增大㊂这是因为在球磨破碎过程中,胶体粒子不断破碎产生新的微小颗粒,随着球磨时间的增加,胶体粒子越来越细,这些超细颗粒具有极高的表面能,极易发生团聚现象从而导致胶粒的表观粒径变大[24]㊂图1㊀不同球磨时间下勃姆石溶胶胶体粒子的粒径分布Fig.1㊀Particle size distribution of boehmite sol colloid particles at different ball milling time2.2㊀添加剂对纳米微晶氧化铝磨料相转化的影响图2为勃姆石干凝胶的DSC曲线,其中曲线Ⅰ和Ⅱ分别是MgO㊁La2O3复合添加和无添加的勃姆石干凝胶的DSC曲线,可以看出,两条曲线都有两个明显的放热峰㊂处于400~500ħ的放热峰代表AlOOH干凝342㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图2㊀勃姆石干凝胶的DSC 曲线Fig.2㊀DSC curves of boehmite dry gel 胶结构水及表面羟基脱除,AlOOH 转化为氧化铝的中间相θ-Al 2O 3㊂1100ħ左右的放热峰代表θ-Al 2O 3转化为α-Al 2O 3㊂对比这两条曲线,不难发现,MgO㊁La 2O 3复合添加对AlOOH 向θ-Al 2O 3转化的温度影响不大,但明显降低了θ-Al 2O 3向α-Al 2O 3转化的温度㊂纯勃姆石干凝胶的θ-Al 2O 3向α-Al 2O 3转化的温度为1257ħ,而添加了MgO㊁La 2O 3的勃姆石干凝胶的θ-Al 2O 3向α-Al 2O 3转化的温度为1105ħ㊂MgO㊁La 2O 3复合添加使α-Al 2O 3的相变温度降低了近150ħ㊂图3(a)和(b)分别为添加及未添加MgO㊁La 2O 3的勃姆石干凝胶在不同温度下退火的XRD 谱㊂XRD 结果表明,添加了MgO㊁La 2O 3的θ-Al 2O 3在1150ħ已全部转化为α-Al 2O 3,而未添加MgO㊁La 2O 3的干凝胶中的θ-Al 2O 3在1300ħ时才完全转化为α-Al 2O 3㊂结合DSC 曲线和XRD 谱可知,复合添加MgO㊁La 2O 3可明显降低θ-Al 2O 3向α-Al 2O 3转化的温度㊂图3㊀勃姆石干凝胶在不同烧结温度下的XRD 谱Fig.3㊀XRD patterns of boehmite dry gel at different sintering temperatures 2.3㊀微观结构分析图4㊀纳米微晶氧化铝的显微照片Fig.4㊀Micrograph of nano-microcrystalline alumina 图4是烧结后直径为250~380mm 的纳米微晶氧化铝的显微照片,其中内嵌图为微晶氧化铝颗粒的断面照片㊂可以看出,纳米微晶氧化铝呈油脂光泽的半透明状㊂图5是不同添加剂和烧结工艺下纳米微晶氧化铝的SEM 照片㊂图5(a)是在1350ħ烧结制备的未掺杂添加剂的纳米微晶氧化铝SEM 照片,可以看出,微晶氧化铝晶粒均匀,晶粒平均尺寸为1.04mm(由nano measure 分析软件任意测量50个晶粒,取平均值得出),但结构疏松㊂图5(b )是添加了5%La 2O 3㊁在1350ħ烧结制备的纳米微晶氧化铝SEM 照片,晶粒的平均尺寸为220nm,说明La 2O 3的添加显著减小了微晶氧化铝的晶粒尺寸㊂这是因为La 3+半径(1.06Å)比Al 3+半径(0.53Å)大得多,所以很难与氧化铝形成固溶体,而是存在于氧化铝的晶界上,从而阻碍了离子迁移,降低晶界迁移速率,抑制晶粒生长,减小氧化铝的晶粒尺寸㊂图5(c)是添加了5%(质量分数,下同)MgO㊁在1350ħ烧结制备的纳米微晶氧化铝SEM 照片,晶粒的平均尺寸为810nm㊂相比于单掺La 2O 3,虽然单掺MgO 时的氧化铝晶粒尺寸相对较大,但是氧化铝的致密度相对较高㊂这是因为Mg 2+半径(0.65Å)与Al 3+半径(0.53Å)相近,在烧结过程中,Mg 2+第1期李㊀慧等:复合添加MgO和La2O3对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响343㊀容易置换Al2O3中的Al3+,形成点缺陷,点缺陷会促进氧化铝烧结过程中的质量传输,从而增加氧化铝晶粒的生长速度和致密化速率[7,25]㊂图5(d)和(e)是同时添加了5%MgO和5%La2O3,但在不同烧结工艺下(其中图5(d)对应二步烧结工艺,图5(e)对应传统烧结工艺)制备的纳米微晶氧化铝㊂对比图5(d)和(e)可以看出,无论是采用二步烧结还是传统烧结工艺,MgO㊁La2O3复合添加的微晶氧化铝都显示出致密的微观结构,但相比传统烧结工艺下制备的微晶氧化铝(晶粒尺寸约为200nm),二步烧结工艺下制备的微晶氧化铝晶粒更小(约为120nm)㊂这是因为高温烧结过程中,晶粒间具有较高的晶界能,从而使晶界迁移率较高,如果在高温阶段保温,会造成晶粒迅速长大㊂在二步烧结工艺中,由于在第二阶段烧结温度骤然下降,晶界能得到了快速释放,晶粒间较低的晶界能使晶界迁移得到抑制,从而有效避免了晶粒长大㊂图5(f)是复合添加MgO和La2O3㊁在1400ħ烧结的纳米微晶氧化铝SEM照片㊂从图中可以看出部分晶粒异常长大,并伴随有团聚熔融现象,说明氧化铝在此温度下存在过烧现象㊂图5说明复合添加MgO㊁La2O3并结合二步烧结工艺可以在保持微晶氧化铝晶粒细小的同时实现低温致密烧结㊂图5㊀不同添加剂和烧结工艺下纳米微晶氧化铝的SEM照片Fig.5㊀SEM images of nano-microcrystalline alumina with different additives and sintering processes图6是添加5%La2O3和5%MgO后,采用从头算分子动力学方法模拟计算氧化铝反应前后的晶体结构图㊂在模拟过程中,采用正则(NVT)系综在1350ħ运行5ps㊂从图6可以看出,反应前氧化铝晶体结构中的Al O键长为1.969Å,反应后Al O平均键长减小到1.805Å,键长的减小会使晶胞体积变小㊂由于晶粒是由多个晶胞组成,晶胞体积的减小可使整个晶粒体积变小,所以MgO㊁La2O3的复合添加有助于获得更细小的氧化铝微晶晶粒㊂344㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图6㊀复掺MgO 和La 2O 3微晶氧化铝反应前后的晶体结构图(白㊁灰㊁黑和深灰球分别代表Al㊁O㊁Mg 和La 原子)Fig.6㊀Crystal structure diagram of MgO and La 2O 3microcrystalline alumina before and after reaction(white,gray,black and dark gray spheres represent the positions of Al,O,Mg and La atoms,respectively)2.4㊀单颗粒抗压强度和体积密度研究[15]显示,材料的单颗粒抗压强度与微观结构有密切关系㊂材料的晶粒越小㊁致密度越高,单颗粒抗压强度越大㊂MgO㊁La 2O 3复合添加和无添加纳米微晶氧化铝单颗粒抗压强度和密度随烧结温度的变化曲线分别如图7和图8所示㊂由图可知,在任一烧结温度下,MgO㊁La 2O 3复合添加微晶氧化铝的单颗粒抗压强度和密度均高于无添加纳米微晶氧化铝㊂无添加纳米微晶氧化铝单颗粒抗压强度和密度在1450ħ达到最大值55N㊁3.6g /cm 3,MgO㊁La 2O 3复合添加纳米微晶氧化铝单颗粒抗压强度和密度在1350ħ达到最大值80N㊁3.96g /cm 3,说明MgO㊁La 2O 3复合添加实现了纳米微晶氧化铝的低温致密烧结,有效细化了晶粒尺寸,提高了材料的致密度,进而提高了陶瓷的单颗粒抗压强度㊂图7㊀纳米微晶氧化铝的单颗粒抗压强度随烧结温度的变化Fig.7㊀Change of single particle compressive strength of nano-microcrystalline alumina with sinteringtemperature 图8㊀纳米微晶氧化铝的密度随烧结温度的变化Fig.8㊀Change of density of nano-microcrystalline alumina with sintering temperature表1列举了近年来不同添加剂及烧结工艺纳米微晶氧化铝颗粒的晶粒尺寸㊁密度及单颗粒抗压强度㊂对比可知,相比于其他添加剂,MgO 和La 2O 3复合添加剂显著降低了纳米微晶氧化铝的晶粒尺寸,提高了颗粒致密度,从而获得了较高的单颗粒抗压强度㊂表1㊀不同添加剂及烧结工艺纳米微晶氧化铝颗粒的晶粒尺寸㊁密度及单颗粒抗压强度Table 1㊀Grain size ,density and single particle compressive strength of nano-microcrystalline aluminawith different additives and sintering processesAdditive Sintering process Grain size /nm Density/(g㊃cm -3)Single particle compressive strength /N Reference SiO 2-MgO-CaO One step sintering(1300ħ)550 3.9243.6[13]La 2O 3-TiO 2-SiO 2TSS(1300ħң1200ħ)334 3.87 [14]BaO-B 2O 3-Cr 2O 3TSS(1400ħң1350ħ)1090 61.22[15]MgO-La 2O 3TSS(1400ħң1300ħ)120 3.9680.00This work第1期李㊀慧等:复合添加MgO和La2O3对纳米微晶氧化铝陶瓷微观结构的影响345㊀3㊀结㊀论1)MgO㊁La2O3复合添加对AlOOH向氧化铝中间相θ-Al2O3的转化温度影响不大,但将θ-Al2O3向α-Al2O3转化的温度从1257ħ降低到了1105ħ㊂2)复合添加5%La2O3和5%MgO的氧化铝在1150ħ完全转化为α-Al2O3,并在1350ħ达到致密烧结㊂3)MgO㊁La2O3复合添加能使Al O键长由1.969Å减小到1.805Å,使氧化铝晶胞体积变小,有助于微小晶粒的形成㊂4)La2O3能细化微晶氧化铝晶粒,MgO能促进微晶氧化铝的低温烧结,二步烧结工艺可避免晶粒的长大,因此,MgO和La2O3的复合添加结合二步烧结工艺实现了微晶氧化铝的低温致密烧结,并使晶粒尺寸减小到120nm左右㊂参考文献[1]㊀康会峰,黄新春,牛亚洲.微晶刚玉磨料磨削性能研究[J].机械设计与制造,2016(1):144-147+150.KANG H F,HUANG X C,NIU Y Z.The 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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。
MnO2-TiO2-CaO-La2O3复相添加剂对低温烧结氧化铝陶瓷性能的影响
《 陶瓷学报》
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖ０ｌ３２． ＿ Ｎｏ． ４ Ｄｅ ．２ １ ｃ ０
文章编号 ：００ ２ ７ （０ １ ０ ． ５ ８ Ｏ １０ — ２ ８ ２ １ ）４ ０ ４ 一 ４
Ｍｎ － ｉ 一 ａ Ｌ ２ 复 相添加 剂对 低 温烧 结 氧化 铝 陶瓷 性 能的影 响 Ｏ２ＴＯ２Ｃ Ｏ— ａ０３
《 陶瓷学报｝ｏ １ ２ ｌ 年第 ４期
表 １不 同烧结温度下 氧化铝陶瓷的体积收缩率和体积密度
Ｔ ｂ １Ｔ ｅｖ ｌｍｅｓ ｒ ｋ ｇ ｎ ｕｋｄ ｎ ｉ ｆ ｌｍｉａｃ ｒｍ ｉｓａ ｉｅ ｅ ｔｓｎ ｅｉｇ ｔｍｐ ｒｔ ｒｓ ａ ． ｈ ｏｕ ｈ ｉ ａ ｅａ ｄ ｂ ｌ ｅ ｓｔ ｏ ｕ ｎ ｅａ ｃ ｔ ｆ ｒ ｎ ｉｔ ｒ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｎ ｙ ａ ｄ ｎ
以工业级 － １） 纯度 ９ ％，５ ｔ 为原料 ， Ａ ３ （（ ９ ９ｗ ％）
加入 Ｍｎ ２分析纯 ，ｗ ％）Ｔ０ （ ０（ ２ ｔ 、ｉ２分析纯 ，． ｔ 、 １ ｗ ％） ５
纳米级氧化铝粉体为原料 ， １５ ℃实现 了氧化铝 在 ４０ 陶瓷的致密烧结 刚； 李江等以湿化学法制备的纳米
表 ２ 不同烧 结温度下氧化铝陶瓷 的抗弯强度和洛 氏硬度
Ｔ ｂ２ Ｔ ｅ ｂ ｎ ｉｇｓ ｒｎ ｔ ｎ ｃ ｗｅｌ ａ ｄ ｅ ｓｏ ｌｍｉａｃ ｒｍ ｉｓａ ｉｅ ｅ ｔｓｎｅ ｉｇ ｔｍ ｐ ｒｔ ｒ ｓ ａ ． ｈ ｅ ｄｎ ｔ ｇｈ ａ ｄ Ｒｏ ｋ ｌｈ ｒ ｎ ｓ ｆ ｕ ｎ ｅａ ｃ ｄｆ ｒ ｎ ｉｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ
—
Ｃ Ｏ 分析纯 ，． ｔ 、ａ ３分析纯 ，． ｔ 作为 ａ（ １ ｗ ％）Ｌ２ （ ０ ０ ０ ｗ％） ５ 烧结助剂。 将氧化铝与烧结助剂按质量比 ９ ５ ５： 的比 例称量配料 ， 在行星式球磨机 中快速球磨 ４ ， ｈ 取出料 浆置于 １５ ０ ℃的干燥箱中烘干。 干燥粉料经 ６ ０目筛
添加剂对氧化铝瓷烧结及物化性能影响的探讨
增韧 助剂 ） 进行实验 比对和探讨 。
２ １ 实 验 原 料 ．
中氧化铝 的含量 进 行分 类 ， 化 铝 含量 在 ７ ％左 右 的为 “ ５ 氧 ５ ７ 瓷 ” 含量在 ９ ％的为“ ９瓷 ” ， ９ ９ 等。人 们对 刚 玉 瓷的 认 识和研 究随着时 间的推移和 需要 在不 断深 化 ， 不少学 者围绕 影响 刚 玉瓷烧结和物 化性能的 影响做 了大量研究工作 。而 目前对 刚 玉瓷的研究重 点放在 两个 方面 ： 是 为适 应大工 业生 产的需 一
添 加 剂 对 氧化 铝 瓷 烧 结及 物 化 性 能影 响 的探 讨
胡 海 泉
（ 西省 陶瓷研 究所 ，３ ０ １ 江 ３ ３０ ）
李 妙 良 李 川 江 锦 明
（ 国轻 工业 陶瓷研 究所 ，３０ １ 中 ３３０ ）
摘 要
石 棋 鄢 春 根
（ 德 镇 陶 瓷 学院 ，３００ ） 景 ３３０ １
研 究 了在“ｏ 氧化铝 瓷基 础上 ， ９” 添加剂对其烧 结及部分物化性 能的影 响。在低 温烧 结 系列配 方样 品 中， 同 不
添 加 刑 其 助 烧 结 作 用 的 强 弱排 序 是 ： 制 熔 块 ＞白 云 石 ＞长 石 ＞滑 石 ＞莫 来 石 ， 补 强 排 序 为 ： 来 石 ＞特 特 而 莫 制 熔 块 ＞白云 石 ＞滑 石 ＞长 石 。 在 补 强 增 韧 系列 配 方 样 品 中 ， 同 添 加 剂 其 作 用 由 强 到 弱 排 序 是 ：ｉ 晶 须 不 Ｓ Ｃ
引入的含 量 、 粒度 、 成型方式 和烧成 制度等 ）然 后在 其基础上 ，
将 添加 剂分成 两大 类型 （ 一类是 低温烧结助 剂 ， 另一 类是补强
刚玉瓷 （ 氧化铝 瓷 ） 一种 以 ａ Ｏ 是 一 ３为主 晶相 的陶 瓷
al2o3陶瓷成分
al2o3陶瓷成分
Al2O3陶瓷是由氧化铝(Al2O3)为主要成分制成的一种陶瓷材料。
氧化铝是一种无色、透明或白色的晶体，具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等良好的物理化学性能，是制造高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特殊用途陶瓷的理想原料。
Al2O3陶瓷的主要成分是氧化铝和其它添加剂，常见的添加剂有氧化钇、氧化镁、氧
化锆等。
这些添加剂可以提高Al2O3陶瓷的性能，如强度、硬度、断裂韧性、热传导率、
导热系数等。
氧化铝是制造陶瓷所必需的原料之一，其主要特点为强度高、硬度大、与其他金属的
熔点高、化学性质稳定、特殊的物理性能(如绝缘性好、抗磨性好等)。
因此，氧化铝在制
造高温、耐磨、耐腐蚀、绝缘等特殊用途陶瓷中具有广泛的应用。
氧化铝的热导率并不高，但是由于一般铝陶瓷材料的导热率都比较低，故铝氧化物几
乎成了所有铝陶瓷材料的代表，又因为它的热膨胀系数小，所以它被广泛应用在射频各种
高频元器件中。
在很多情况下，人工制品的呈现，主要是通过氧化铝的化学反应的方式实
现的，所以说氧化铝对射频器件的应用非常广泛。
例如：耐火材料、氧化铝陶瓷、探测电极、离子阱等等。
氧化铝陶瓷以其优异的性能在各个领域被广泛应用，其产品具有多样化的类别，包括：催化剂载体、电子陶瓷、氧化铝高压等离子体陶瓷容器、半导体卡片、石墨烯制备设备、
航空航天特殊环境陶瓷件、医用陶瓷、晶体管焊接承台、动力电池陶瓷等。
氧化铝陶瓷被称为工业级陶瓷的代表。
在电子制造业、医疗器械、航天航空、科研等
领域具有很高的应用价值和市场需求。
结构陶瓷中添加高纯氧化铝的作用
5N高纯氧化铝在结构陶瓷件中的重要作用杭州万景氧化铝陶瓷（alumina ceramics ）是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料，由于α-Al2O3具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型，也是自然界中惟一存在的氧化铝的晶型。
用α-Al2O3为原料制备的氧化铝陶瓷结构件材料，其机械性能、高温性能、介电性能及耐化学腐蚀性能都是非常优异的。
影响预烧质量的因素：1）工业中预烧氧化铝时，通常要加入适量的添加物，如H3BO4，NH4F，AlF3、高纯氧化铝（VK-L100G）等，加入量一般为0.3%~3%。
添加物可以降低预烧温度、促进晶型转化、排除Na2O等杂质。
硼酸盐除碱效果好；氟化物可促进晶型转变，且收缩大、活性好；高纯氧化铝（VK-L100G）降低烧结温度好。
2）预烧质量与预烧温度有关。
预烧温度偏低，则不能完全转变成α-Al2O3 ，且电性能降低；若预烧温度过高，则粉料发生烧结，不易粉碎，且活性降低。
一般情况下，Al2O3 粉体煅烧温度控制在1400~1450 ℃。
3）气氛对Al2O3的预烧质量影响也很大。
以CO+H2最好。
添加剂的影响：由于Al2O3陶瓷坯体熔点高，较难烧结，若加入某种添加剂，则可以改善烧结性能，促进烧结。
就添加剂来说，大致可分为以下两大类：一类是与Al2O3生成固溶体，一类是能生成液相。
第一类添加剂为变价氧化物，有5N高纯氧化铝（VK-L100G）、TiO2、Cr2O3、Fe2O3及MnO2等。
由于其晶格常数与Al2O3的相接近，因此通常能与Al2O3生成固溶体。
同时它们是变价氧化物，由于变价作用，使Al2O3瓷产生缺陷，活化晶格，促进烧结。
尽管添加剂有多种，对于高纯瓷件来说最适合的添加剂为5N高纯氧化铝（VK-L100G）。
例如，加入0.5~1%的5N高纯氧化铝，可以使Al2O3瓷的烧结温度降低150~200℃，大大节约能源，并且5N高纯氧化铝不属于外来杂质，大大提高了产品质量。
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。
阿尔法氧化铝的用途
阿尔法氧化铝的用途阿尔法氧化铝是一种重要的无机材料，常见的是白色固体，具有高熔点、高硬度、耐热、耐酸碱等性质，因此有着广泛的用途。
以下将详细介绍阿尔法氧化铝的主要应用领域。
1. 制陶瓷材料阿尔法氧化铝作为主要原料，可以用于陶瓷材料的制备。
陶瓷制品通常具有高温稳定性、耐磨损性和化学稳定性等特点，而阿尔法氧化铝的高熔点、硬度和耐酸碱性使其成为陶瓷材料的理想添加剂。
例如，在瓷砖、瓷器和陶瓷管道的制造过程中，加入适量的阿尔法氧化铝可以改善陶瓷的性能，增加其抗压强度和磨损性能。
2. 磨料材料阿尔法氧化铝的高硬度使其成为一种优质的磨料材料。
它被广泛用于磨具、磨料片和抛光材料等领域。
在金属加工和精密加工过程中，使用阿尔法氧化铝磨料能够提高加工的精度和表面质量。
此外，阿尔法氧化铝的高熔点和热稳定性也使其成为高温磨料的理想选择。
3. 催化剂阿尔法氧化铝在催化领域中也有重要的应用。
其表面活性以及与许多金属的良好相容性使其成为各类催化剂的理想载体。
例如，将贵金属如铂、钯等负载于阿尔法氧化铝表面，可以用于催化汽车尾气中的有害气体的转化和净化。
此外，阿尔法氧化铝也可以用于制备氢气的催化剂和生物柴油的催化剂。
4. 电子材料由于阿尔法氧化铝的电绝缘性和良好的热稳定性，它被广泛应用于电子器件的制造和封装。
阿尔法氧化铝薄膜可以用作电容器的绝缘层，防止电流泄露。
此外，阿尔法氧化铝还可以作为电子贴片材料和封装材料，用于制造电子元件和集成电路。
5. 吸附剂和填充剂阿尔法氧化铝的多孔性和大比表面积使其具有良好的吸附性能，常被用作吸附剂和填充剂。
例如，在水处理过程中，阿尔法氧化铝可以用于去除水中的重金属离子和有机污染物。
此外，阿尔法氧化铝还可以用于固定催化剂，增加催化剂的稳定性并提高反应效率。
6. 高温材料由于阿尔法氧化铝具有良好的高温稳定性，因此广泛应用于高温陶瓷、耐火材料和熔融盐等领域。
它可以用于制备高温窑炉和耐火砖，抵御高温和化学侵蚀。
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浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析2007-12-03 11:24:04| 分类：个人日记|举报|字号订阅浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析摘要：阐述了添加剂对A12O3陶瓷的性能影响的原理及机制,综述近年来A12O3陶瓷的添加剂应用研究现状。
并详细论述了不同添加剂对A12O3晶粒异向生长及其性能的影响,分析了不同条件下A12O3晶粒的显微结构及其异向生长机理。
最后对下一步的研究方向进行了展望。
关键词：添加剂氧化铝陶瓷进展1，引言：在工业日益发展的今天氧化铝陶瓷具有高硬度、耐高温、耐磨、抗氧化、强度良好等特点,已广泛应用于机械、冶金、化工、医疗等各个领域,是应用最广泛的结构陶瓷. 但因韧性差,强度有待提高,而影响了它的使用寿命和更广泛的应用，，然而由于Al2O3 自身阳离子电荷多, 半径小, 离子键强的特点,导致其晶格能较大, 扩散系数低, 烧结温度高. 一般纯氧化铝陶瓷的烧结温度在1 700 ℃以上, 这样高的烧结温度在工业上较难普遍实现, 而且不利于降低成本; 同时结构上也会存在较多的缺陷, 对材料力学性能不利. 为了促进氧化铝陶瓷致密化, 降低烧结温度, 一般在原料里引入添加剂，从而添加剂对其性能的改善也日见重要！.添加剂通过2 种作用方式促进氧化铝陶瓷的烧结：1 与氧化铝基体形成固溶体，通过增加氧化铝的晶格畸变，使扩散速率变大，从而促进烧结；2：添加剂本身或者添加剂与氧化铝基体之间形成液相。
氧化铝陶瓷常见种类有：刚玉瓷，高铝瓷，陶瓷刚玉磨料，氧化铝涂层，透明氧化铝陶瓷，多孔陶瓷等等.. ..氧化铝瓷的常见晶型有a-Al2O3 β-Al2O3 γ-Al2O3等添加剂的引入可使其晶型转变从而提高其化学物理性能。
本文将从添加剂使氧化铝陶瓷晶型转变和烧结等方面的改变，进行阐述和分析。
2 为何添加剂对氧化铝陶瓷性能可以产生影响2.1 几种常见的应用于氧化铝陶瓷中的添加剂典型的以固溶烧结方式促进氧化铝致密的添加剂为TiO2 、MgO 以及Y2O3 等. 其中促进烧结效果最明显的是TiO2 , 而MgO 和Y2O3 有不同的影响作用. MgO 在降低烧结温度上没有TiO2 的效果明显, 但是它能细化氧化铝晶粒, 在一定条件下使之完全致密化, 达到理论密度，Y2O3 对氧化铝的烧结是有害的 , 但是它能有效改变氧化铝晶粒形貌, 并且会在晶界中以钇铝石榴石的形态析出, 对氧化铝陶瓷的高温力学性能有利. 添加剂的选择应该考虑到可能的作用方式, 如果是液相烧结, 有必要对形成液相的低共熔点、液相的粘度、与氧化铝基体的润湿情况进行考察; 如果是固溶烧结, 那么有必要对添加剂离子半径、电价进行考虑.考虑到Nb 与Al 的原子半径和离子半径相差不大, 而Nb5 + 与Al3 + 离子电价上相差较大, 因而向氧化铝中引入Nb2O5 后能使氧化铝晶格产生较大的畸变能, 可能会对氧化铝陶瓷的烧结有较好的促进作用.单独添加MgO能抑制A12O3 晶粒的异向生长，而大部分添加剂(如TiO2, SiO2, CaO 等)则能诱导氧化铝晶粒在特定方向上快速生长，形成板状或片状的晶粒；添加剂CaF2，La2O3，CeO2，Cr2O3，Na2O 则诱导氧化铝晶粒异向生长，在晶界处形成板状或棒状化合物，起到了很好的自增韧效果以Nb2O5 为添加剂, 降低了氧化铝陶瓷的烧结温度, 使氧化铝晶粒迅速长大. 对烧结性能和显微结构分析表明, Nb2O5在氧化铝晶格中的固溶促进了氧化铝的烧结. 烧结性能结果显示, 掺杂1.0%Nb2O5 的氧化铝样品在1 500 ℃下获得最大致密度,不同添加剂含量的样品晶粒平均尺寸不一样, 添加量为1.0%时为9μm;为2. 0 %时为16μm.力学性能测试结果显示, 引入Nb2O5 后能够在不影响力学性能的前提下降低烧结温度.以Nb2O5 为烧结助剂, 通过无压烧结制备氧化铝陶瓷. 研究了Nb2O5 对氧化铝陶瓷的致密化和显微结构的影响. 结果表明, 少量的Nb2O5对氧化铝陶瓷的致密化具有明显的促进作用, 当Nb2O5 的添加量为1 %时, 可使氧化铝陶瓷在1500 ℃获得致密. 显微结构上, Nb2O5 对氧化铝的晶粒生长也具有显著的促进作用.Nb2O5 对致密化和晶粒生长的促进作用主要是通过它在氧化铝晶粒中的固溶来实现的. 力学性能测试表明:加入Nb2O5 后能够在不影响力学性能的前提下降低烧结温度.把形成液相的MnO+TiO2复相添加剂加入到氧化铝中，把氧化铝陶瓷烧结到接近理论密度，即而很少有气孔被包裹到晶粒内去，绝大部分被排除掉，从而促进氧化铝的烧结。
并可以使氧化铝陶瓷在约.12500 C下致密，相对密度达到98%以上，除此之外，典型的液相型添加剂还有CAS，MAS 玻璃相。
它们不仅对氧化铝陶瓷的烧结具有不同程度的促进作用，还对其显微结构产生极大的影响，可以促使氧化铝生成各向异性的晶粒，使之具有较大的长径比CuO+TiO2复相添加剂极大地促进了氧化铝的烧结，可以使烧结温度降低到1300O下。
当CuO与TiO2质量比为1/2时，促进致密效果最好，使相对密度达到99%。
液相烧结可以分为3个过程，即颗粒重排、溶解-沉淀孔等结合过程，液相量越高，促进烧结的效果越好，烧结温度越低。
添加剂加入后使氧化铝晶粒出现一定程度的生长，晶粒形貌、尺寸趋向一致。
通过烧结动力学实验计算，得到掺杂CuO+TiO2的表观激活能为25.2千焦，氧化铝中的铝子的扩散过程控制了氧化铝陶瓷的烧结。
以固溶烧结方式促进氧化铝致密的添加剂为TiO2 、MgO 以及Y2O3 等. 其中促进烧结效果最明显的是TiO2 , 而MgO 和Y2O3 有不同的影响作用. MgO 在降低烧结温度上没有TiO2 的效果明显, 但是它能细化氧化铝晶粒, 在一定条件下使之完全致密化, 达到理论密度由于Y3 + ( r = 0. 093 nm) 离子与Al3 + ( r= 0. 041 3 nm) 离子半径相差很大, 因而Y2O3 对氧化铝的烧结是有害的.但是它能有效改变氧化铝晶粒形貌, 并且会在晶界中以钇铝石榴石的形态析出, 对氧化铝陶瓷的高温力学性能有利添加剂的选择应该考虑到可能的作用方式, 如果是液相烧结, 有必要对形成液相的低共熔点、液相的粘度、与氧化铝基体的润湿情况进行考察; 如果是固溶烧结, 那么有必要对添加剂离子半径行考虑.(1) 有机添加剂显著地影响胶粒之间的相互作用，在溶胶中加入添加剂，溶胶的粘度增加，作为涂层用溶胶，其中的添加剂含量应不大于3%(wt)；(2) 由于添加剂的包裹和隔离作用，与不加添加剂的涂层相比，涂层后多孔陶瓷载体的比表面积与孔径同时增加，满足了多孔陶瓷作为催化剂载体的要求；(3) 分子量不同的添加剂对提高多孔陶瓷载体的比表面积的贡献不同，焙烧温度900℃时比表面积的效果最好；(4) 当涂层焙烧温度高于900℃，载体的氧化铝涂层的比表面积急剧减小，添加剂对提高载体比表面积的作用不大，故涂层的焙烧温度不应高于900℃。
2.2添加剂对其影响添加剂抑制晶粒生长，促进烧结，促进陶瓷致密化，对氧化铝陶瓷晶型转变等方面均产生影响。
下面就从烧结和晶型这两大方面进行阐述。
2.2.1 烧结2.2.1.1添加剂的引入改变点缺陷的浓度，从而改变氧化铝离子的扩散系数；2.2.1.2添加剂加入后在晶界附近富集，影响晶界的迁移速度，从而减少晶粒长大的干扰作用；提高界面能，直接提高致密化的动力；2.2.1.3添加剂可在晶界形成连续第二相，为原子扩散提供快速途径；第二相在晶界的钉扎作用，阻碍晶界迁移；以MgO为添加剂的高纯氧化铝陶瓷观察可知，紧密镶嵌在二晶粒边界上的MgAl2O4颗粒当材料断裂时，一旦裂纹扩展碰到它就会被钉扎住，或者改变方向，从而可以控制裂纹的发展，以提高材料的强度。
2.2.1.4添加剂诱导晶粒异向生长，在氧化铝烧结过程中，当有适量液相存在时，可能出现2种情况。
一是微量液相在晶界的分布不连续，造成晶界上不同的液相传输，使晶粒生长在不同方向上有不同的速度；二是液相虽在晶界上连续分布，但受晶面能的影响，不同晶面有不同的润湿性，从而诱导晶粒异向生长。
然而必须指出：在液相烧结过中，氧化铝晶粒只在受晶面反应速率控制而非液膜扩散控制的条件下才能发生异向生长。
通过人为地加入一些添加剂，烧结过程中于晶界处产生液相，从而诱导晶粒异向生长。
不同添加剂对氧化铝晶粒生长产生不同的影响，晶粒异向生长提高了氧化铝陶瓷材料的断裂韧性。
2.2.2 氧化铝晶型氧化铝的晶型有很多，下面就几种主要晶型进行阐述：a-Al2O3晶体是一种结构紧密.离子键强度很高的晶体。
俗称刚玉，属三方柱状晶体。
晶体结构中氧离子形成六方最紧密堆积，铝离子则在6个氧离子围成的八面体中心，由于它具有熔点高，硬度大，耐化学腐蚀，优良的介电性，是氧化铝各种形态中最稳定的晶型，也是自然界中唯一存在的。
用他做原料制备的氧化铝陶瓷材料是非常优异的。
β- Al2O3，实际上不是氧化铝的变体，而是一种含碱金属的铝酸盐，它是一种不稳定的化合物。
加热时，会分解且温度取决于高温煅烧时的气氛和压力，在空气或氢气中1200度开始分解。
它有明显的离子导电能力和松弛极化现象，介电损耗大，电绝缘性能差。
所以，在制造无线电陶瓷时不允许它存在。
γ- Al2O3，是氧化铝的低温形态，其结构松弛，易于吸水，且能被酸碱溶解，性能不稳定，不适合于直接用来生产氧化铝陶瓷，故而添加适量的添加剂对它高温煅烧，使它转变为α-三氧化二铝以提高氧化铝陶瓷性能，减少产品开裂。
综合上诉可知：当烧结温度由低温向高温逐渐升高的过程中,氧化铝存在着不同的相变过程,最终转变为α-Al2O3。
由于α相变属于重建型相变,存在着成核与长大的过程,这样,晶种弥散在相变体内部,不但能提高增加形核质点,促进二次形核的进行,而且能显著的降低形核势垒,减少了相变过程所需要的能量,使氧化铝的相变在较低的能量状态下进行,限制了质点的迁移,从而减小了相变后颗粒尺寸。
随着温度的升高,由于晶种的作用,在完成α相变后形成的一次颗粒尺寸相对比较小,当温度快速升高到烧结温度时,细小的晶粒由于表面能比较高,烧结驱动力大,这样就能完成致密化过程,而且最终晶粒尺寸较小,粒度分布均匀;没有晶种的作用,在α相变的过程中得到的一次颗粒比较粗大,烧结活性明显较低,在1400℃的条件下不能较快完成烧结过程,烧结体中存在着大量的连通气孔综合：添加剂通过2 种作用方式促进氧化铝陶瓷的烧结1 与氧化铝基体形成固溶体，通过增加氧化铝的晶格畸变，使扩散速率变大，从而促进烧结；2添加剂本身或者添加剂与氧化铝基体之间形成液相液相在氧化铝烧结过程中，当有适量液相存在时，可能出现2 种情况。