中國粉體網(wǎng)訊 眾所周知，氧化鋁陶瓷由于其具有高強(qiáng)度,、高硬度,、耐高溫,、耐腐蝕,、化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)異的性能，而且原料來源廣泛,、價(jià)格低廉,，在電子、航空,、機(jī)械,、紡織、化工,、建筑等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用,。然而，由于Al2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2050℃,，氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度也較高,，這就需要消耗大量的能源，而且對設(shè)備的要求也較高,。所以,，降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度非常重要。
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目前降低氧化鋁陶瓷燒結(jié)溫度的方法很多,，比如降低氧化鋁粉的粒度,、采用特殊的燒結(jié)工藝、添加燒結(jié)助劑等,。
燒結(jié)助劑的作用機(jī)理
燒結(jié)是通過加熱使原料粉體產(chǎn)生顆粒粘結(jié),、經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末體產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程,。普通陶瓷粉體之所以難于燒結(jié)，原因就在于其晶格能較高,、晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,，質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散需要較高的活性，即燒結(jié)激活能大,，因此需要較高的溫度,。
常用燒結(jié)助劑體系
在實(shí)際生產(chǎn)中，單一助劑往往不能同時(shí)滿足其燒結(jié)和機(jī)電性能的要求,，一般情況下單一助劑在降低燒結(jié)溫度的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致陶瓷性能的降低,，因此，采用多種不同助劑組成的復(fù)合添加劑要比單獨(dú)使用其中一種助劑更為常見,。
1,、CaO-MgO-SiO2體系
采用這一體系的燒結(jié)助劑，可在1500～1550℃左右合成氧化鋁基陶瓷,。MgO對氧化鋁陶瓷的細(xì)晶顯微結(jié)構(gòu)起了重要作用,，MgO在燒結(jié)中能維持CaO/SiO2比，即維持燒結(jié)系統(tǒng)中的液相量,，并有尖晶石,、鎂鋁硅酸鹽、鋁硅酸鹽,、鋁酸鹽等多種第二相晶體生成,，對晶界移動(dòng)具有釘扎作用，它們有效地抑制了晶粒的生長,；同時(shí)引入了少量的La2O3,、Sm2O3等稀土氧化物，使Al2O3陶瓷的燒結(jié)溫度下降大約30℃,，其表面顯微結(jié)構(gòu)也有所改善,，這主要是由于La2O3和Sm2O3為網(wǎng)絡(luò)變性離子，能夠分解熔體網(wǎng)絡(luò)而促進(jìn)燒結(jié),。
2,、MnO2-TiO2-MgO體系
通過加入MnO2-TiO2-MgO復(fù)相添加劑，在1300℃下可以獲得相對密度為95%的氧化鋁陶瓷,，其中MnO2可以促進(jìn)燒結(jié),，而MgO起到了顯微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑的作用，在MnO2和MgO含量一定的情況下,，加入少量TiO2可使氧化鋁燒結(jié)獲得良好的力學(xué)性能,，再加入過量的TiO2反而使強(qiáng)度降低。
3、CuO-TiO2體系
這一體系助劑具有良好的低溫?zé)Y(jié)特性,。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),，當(dāng)摻入CuO-TiO2時(shí)，添加劑系統(tǒng)以形成液相的形式促進(jìn)氧化鋁燒結(jié),，添加劑含量的增加有助于氧化鋁陶瓷的致密化,，當(dāng)CuO∶TiO2為1∶2、添加量為2wt%的時(shí)侯,，在1300℃就能在無壓燒結(jié)情況下達(dá)到99%的相對密度,，并通過燒結(jié)動(dòng)力學(xué)研究得到氧化鋁樣品的激活能為25.2kJ/mol，表明可能是鋁離子和氧離子的擴(kuò)散過程控制了氧化鋁陶瓷的燒結(jié),。在此添加劑中繼續(xù)摻入SiO2后,，在1400℃時(shí)生成了各向異性晶粒，可以改善其斷裂韌性,。
總結(jié)
近年來學(xué)者們針對燒結(jié)助劑的研究已經(jīng)做了大量工作,，在滿足低溫?zé)葾l2O3陶瓷的同時(shí)，也在不斷提高其機(jī)械性能和電性能,。但目前的研究成果大部分主要還集中在實(shí)驗(yàn)室階段,，與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系得不夠緊密。降低復(fù)合燒結(jié)助劑的制造成本,，不同成形工藝對燒結(jié)助劑的不同要求,，低熔點(diǎn)燒結(jié)助劑氧化物之間的作用機(jī)理，燒結(jié)助劑在不同溫度段的基礎(chǔ)理論等方面還有待進(jìn)一步研究,。
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