氧化物陶瓷

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氧化铝陶瓷的工艺流程： 氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为 主晶的陶瓷材料。 制作过程:


(1) 预烧 对氧化铝粉末进行预烧 ,目的排除氧化铝原料中 的氧化钠，提高原料的纯度及产品质量
(2)配方 氧化铝陶瓷根据其应用要求不同，配方组成也不 同。通常依照Al2O3含量的不同，分为75瓷、80瓷、 95瓷、 99瓷等
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材工12-2 黄菲 陈兰坤
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氧化铝陶瓷
氧化锆陶瓷
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氧化硅陶瓷
氧化镁陶瓷
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一.氧化物陶瓷的介绍 二.氧化铝陶瓷的工艺流程


三.氧化铝陶瓷的特点及应用
四.氧化铝陶瓷存在的问题及解决方案 五.氧化物陶瓷的展望


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氧化物陶瓷的介绍：
由一种或数种氧化物制成的陶瓷。
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α－氧化铝 以其强度高、硬度大、耐高温、耐磨损 等一 系列优异特性，在各种新型陶瓷材料 的生产中 得到广泛 的应用 。它不但是制做集成 电路 基片、人 造宝石、切 削刀具 、人造骨骼等高级氧化铝陶瓷的粉 体原料，而且 可用作荧光粉载体、高级耐火材料、特 殊研磨材料等。 随着现代科学技术的发展，α一 氧化 铝的应用领域正在 迅速拓宽 ，市场需求量也在 日益 增大 ，其前景非常广 阔。α一氧化铝在功能陶瓷中的应用
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（3） α－氧化铝在 生物陶瓷中的应用 生物陶瓷材料作为无机生物医学材料，与金属材料 、高 分子材料相比没有毒副作用，与生物体组织有良好的生物 相容性 、耐腐蚀性等优点 ，已越来越受到人们的重 视 ， 生物陶瓷材料的研究与临床应用 ，已从短期的替 换与填充发展成为永久性牢 固种植 ，从生物惰性材料发 展到生物活性 的材料及多相复合材 料。近年来 ，氧化 铝多孔陶瓷由于具有耐化学侵蚀、 耐磨 ，具有良好的高 温稳定性 以及热 电特性，被用于制作人工髋关节 、人 造膝关 节、 人工股骨 头、其他人工骨、牙根和骨骼固 定螺钉及修补角膜等。

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5)建筑卫生陶瓷方面。球磨机用氧化铝陶瓷衬砖、 微晶耐磨氧化铝球石的应用已十分普及 , 氧化铝 陶瓷辊棒、氧化铝陶瓷保护管及各种氧化铝质、 氧化铝结合其他材质耐火材料的应用随处可 见。

6)其他方面。各种复合、改性的氧化铝陶瓷如碳 纤维增强氧化铝陶瓷 , 氧化锆增强氧化铝陶瓷等 各种增韧氧化

[1] 薛明俊等． 用 S o l — G e l 法制备氧化铝多孔陶瓷的 研 究． 中国陶瓷． 1 9 9 9 ( 6 ) [2] 陈达谦． 工程陶瓷的磨损机理 与氧化铝陶瓷耐磨性 的提高 . 陶瓷． 2 000 ( 4 ) [3]姜军生等.陶瓷刀具材料的现状与发展. 瓷， 2 0 0 O ( 1 ) [4] 王昕等． 200 0 ( 6 ) 纳米陶瓷增韧机理分析． 山东陶



陶瓷学报， 无 机 盐 工

[ 5 ] 黄 汉 生 ． 电 子 材 料 用 精 细 陶 瓷 ． 业， 1 9 9 6 ( 4 瓷的发展与应用[J].陶瓷 2003，
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（3）氧化铝陶瓷在高温隧道窑烧结后 产品出现裂纹的情 况，压制的半成品不管是球还是板都出现大裂，或者毛毛 裂
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氧化物陶瓷的展望：
氧化铝陶瓷具有稳定的理化性能和十分优异的机电性能 , 近年来在各个领域得到了广泛应用。随着科学技术的发展、 制造水平的提高 ,对 氧化铝陶瓷性能不断提出新的要求 , 在 《中国高新技术产品目录》的高性能功能陶瓷、结构陶瓷中, 陶瓷基片、铬氧化铝陶瓷、微晶氧化铝陶瓷耐磨材料以及其 他以氧化铝为主要原料的各种陶瓷材料与制品均收录其中。 氧化铝陶瓷新材料的研究、开发与应用将是今后的热点 ,同 时各种 高 性能的 氧 化铝陶瓷 新材料 、 新产品也 将不断涌 现。
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氧化铝陶瓷存在的问题及解决方案： 存在的问题：
（ 1 ）要将氧化铝陶瓷制备成粉末，经过实践发 现真的是有很大的难度。研究发现，在氧化铝陶 瓷研磨过程中也受二次杂质污染，这是目前我国 不能制备高性能的粉末的最主要原因。而且就算 是得到了粉末，也无法直接应用于制作结构陶瓷 件，因为它们的烧结密度不高，氧化铝陶瓷的性 能也容易受到影响，成为发展过程中的一大阻碍。
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（2）α一氧化铝在结构陶瓷中的应用
结构陶瓷具有硬度高、 强度大、 耐高温、 化学稳 定 性优异、 绝缘性佳和介电性 能优等一系列特点 ， 广 泛 应用在黄金矿产 、 矿渣和煤炭等粉体或悬 浮液输 送管线 的内衬； 旋风分离器、 燃气轮机、 泵体的叶片、 柱 塞 、 套管和各种 阀门； 制药 、 陶瓷业高速搅拌机 研 磨体 、 挤出模具和陶瓷剪刀 ； 电缆、 电线和纺织行 业 的导轮； 化工厂裂解炉用喷嘴或食品、 陶瓷业中喷 雾 干燥器用喷嘴 ； 林 业中切削木材的切割刀具及机 械 行业中各种切削刀具、 高精度密封元件、 量具 、 刀 具 等。

2)电子、电力方面。有各种氧化铝陶瓷底板、基 片、陶瓷膜、高压钠灯透明氧化铝陶瓷以及各种 氧化铝陶瓷电绝缘瓷件,电子材料,磁性材料等

3) 化工方面。有氧化铝陶瓷化工填料球 , 氧化铝 陶瓷微滤膜,氧化铝陶瓷耐腐蚀涂层等。 4) 医学方面。有氧化铝陶瓷人工骨 , 羟基磷灰石 涂层多晶氧化铝陶瓷人工牙齿、人工关节等。
在陶瓷材料中，氧化铝陶瓷是使用最为广泛的材 料之一。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。

应用： 1)机械方面。有耐磨氧化铝陶瓷衬砖、衬板、衬 片,氧化铝陶瓷钉,陶瓷密封件 (氧化铝陶瓷球阀 ), 黑色氧化铝陶瓷切削刀具 , 红色氧化铝陶瓷柱塞 等。

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多孔氧化铝陶瓷由于其独特的性能已经受到人们的普 遍重视,同时吸引了相关领域科研人员的研究和开发,使其 在熔融金属过滤、控制大气污染、固定化酶载体方面已经 成为可能。但是仍有许多问题需要解决 ,以下几方面是多 孔氧化铝陶瓷研究的重点:氧化铝陶瓷的脆性有待提高,此 致命的缺点,限制了氧化铝多孔陶瓷在许多领域的应用,尽 管已经有人开始致力于此方面的研究 ,但是还有待提高 ;# 提高氧化铝多孔陶瓷的强度,其多孔性使其强度较低,优化 强度与气孔率之间的关系 ;寻求精确控制氧化铝多孔陶瓷 孔径大小、形状分布的方法;寻求降低成本,大规模生产多 孔氧化铝陶瓷的制备方法。随着科技的发展及相关领域研 究的深入,相信这些问题会逐步得到解决,多孔氧化铝陶瓷 陶瓷的应用也会越来越广泛。
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(2)氧化铝陶瓷结构件用的氧化铝是一个非常复杂的体系， 其应用不仅取决于化学性能（纯度和组成）、而且还取决 于相结构和氧化铝粉末的物理特性。化学组成容易控制， 相结构也是较容易调节的。而氧化铝来控制在低温下存在 四方相可能是受多个因素的影响（包括化学反应的阴离子 杂技的影响），在四方相和母体无定型相之间的结构是类 似的。氧化铝陶瓷在晶体中晶格应变和缺陷中心存在，没 有考虑t-m 转变发生是低于一个给定的颗粒尺寸。这些晶 格应变和缺陷中心可能由于化学杂质存在，引起ZrO从无 定型状态变成四方相的结晶体
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结语： 陶瓷材料具有耐高温、高强度、高硬度、强的抗腐蚀等优异性 能，被认为是最有希望的新一代超高温结构材料之一。陶瓷材料稳定 使用温度高，可高达 1400 ℃，有效提高了热效率，并降低了能耗。 更重要的是陶瓷材料密度小，仅是高温合金的 1 ／ 4 — 1 ／ 3 ，大大降 低了构件的重量和旋转件的应力，从而有望极大的提高航空发动机的 推重比和使用性能。但是，因陶瓷材料化学键特点与物理特性，使其 强韧性较差，这成为陶瓷工程化应用的瓶颈。因而各国学者开始转向 陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料通常是以纤维、晶须或颗粒为增强 体，通过一定的复合工艺与陶瓷基体结合在一起而形成的新型材料， 这种材料通过行之有效的增韧机制以克服陶瓷材料固有的脆，进而改 善陶瓷材料的力学性能。陶瓷基复合材料的实质就是通过相变增韧、 颗粒弥散增韧和纤维(晶须)增韧来改善陶瓷材料的力学性能，特别是 断裂韧性。因而开发陶瓷基复合材料，成为改善传统单一结构陶瓷脆 性的主要手段，受到各国的高度重视和广泛研究。
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（1） α 一氧化铝在功能陶瓷中的应用
功能陶瓷酌特性与用途 功能陶瓷是指那些利用其 电、 磁 、 声、 光 、 热等性 质或其耦合效应， 以实现 某种使用功能的先进陶瓷， 其具有绝缘性、 介电性、 压 电性 、 热电性 、 半导体 、 离 子传导性以及超导性等 多种电气性能， 因此有多方 面的功能和极广泛的用 途。 目前已大规模实用化 的 主要是集成电路基板和封装 用绝缘 陶瓷、 汽车火花 塞绝缘陶瓷、 在电视机和录像机 中广泛使用的电容 器介电陶瓷、 有多种用途的压电陶瓷和 各种传感器 用敏感陶瓷， 此外还用于高压钠灯发光管等。
按组分可分为单一氧化物陶瓷，如氧化铝、氧 化铍、二氧化钛陶瓷等。复合氧化物陶瓷，如尖晶 石MgO·Al 2O3 ，莫来石 3Al2O3 · 2SiO2 、锆钛酸铅 PZT陶瓷等。
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通常具有较高的熔融温度，在氧化气氛中非常稳 定。较高的机械强度、电绝缘性能和化学稳定性。 除氧化铍陶瓷外，其导热性较低。通常采用超细 粉配料并加入少量烧结促进剂和改性添加剂。按 制品形状及性能要求可采用热压铸、干压、等静 压、流延、挤制、注浆等多种成型方法。大多数 制品在氧化气氛中烧成，有时也采用真空、氢气 或控制气氛烧结。
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(3) 磨细 烧过的 Al2O3 需要进行磨细 , 其目的是防
止粘结，起表面改性作用，提高球磨效率
(4)成型 氧化铝陶瓷的成型方法通常是根据产品 的形状、厚薄、大小及性能要求进行选择 (5) 烧结 采用高温快速烧结 , 获得微晶结构有利 于提高氧化铝陶瓷性能
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氧化铝陶瓷的特点及应用：