中國粉體網(wǎng)訊  目前,，冶煉稀有金屬常用的是石墨坩堝,，但在高溫熔煉過程中，坩堝內(nèi)壁易脫落而進入稀有金屬中,，影響金屬品質(zhì),，難以滿足實際生產(chǎn)的要求。氧化鎂熔點2800℃,，力學性能優(yōu)良,，化學性質(zhì)穩(wěn)定，因此,，氧化鎂陶瓷坩堝具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性,、抗氧化性和抵抗熔融金屬侵蝕性,，近年來在冶煉稀有金屬方面得到重視。

此外,，氧化鎂陶瓷還是性能優(yōu)良的透明陶瓷材料,、泡沫陶瓷過濾材料、微波介質(zhì)陶瓷材料及陶瓷芯型材料,。

美中不足的是,，氧化鎂的熱膨脹系數(shù)較大（（13～15）×10^-6℃），導致其抗熱震性能較差,。

因此,，改善氧化鎂陶瓷高溫性能特別是抗熱震性，是進一步拓寬氧化鎂應用需要解決的技術(shù)瓶頸,。

稀土氧化物作添加劑

針對氧化鎂陶瓷抗熱震性差的問題,，最常用的措施便是通過加入添加劑加以改善。

稀土氧化物作為常用添加劑,，具有穩(wěn)定性高,、高溫揮發(fā)性較弱、熔點和沸點高等優(yōu)點,，其對陶瓷材料的強度和韌性有較大程度的提升,，且可降低燒結(jié)溫度而降低生產(chǎn)成本，從而廣泛應用于陶瓷材料的生產(chǎn)中,。另外稀土氧化物主要分布在陶瓷的晶界處,，從而阻礙晶粒長大細化晶粒，有利于致密結(jié)構(gòu)的形成,。

Nd₂O₃

狄玉麗等以微米級輕質(zhì)氧化鎂粉末為主要原料,，Nd₂O₃作為添加劑，聚乙烯醇為粘結(jié)劑制備出氧化鎂陶瓷,。結(jié)果表明,，氧化鎂陶瓷的最佳燒結(jié)條件是壓制壓強為242MPa，燒結(jié)溫度為1580℃,；當Nd₂O₃添加量為8%時氧化鎂的燒結(jié)性能最好,，而當添加量為4%時氧化鎂陶瓷的抗熱震次數(shù)高達16次。

Y₂O₃

稀土氧化物Y₂O₃的熔點較高,，電價高,，半徑大，極化能力強,，化學性質(zhì)活潑,，常用于改善材料的顯微結(jié)構(gòu)和提高材料的高溫性能。

薛宗偉等以高純納米氧化鎂為主要原料，高純納米Y₂O₃粉為添加劑制備了氧化鎂陶瓷試樣,，研究了氧化釔添加量（外加,，質(zhì)量分數(shù)分別為0,、1%,、2%、3%和4%）和煅燒溫度（1350℃,、1450℃和1550℃）對氧化鎂陶瓷性能的影響,。結(jié)果表明：Y₂O₃與方鎂石形成有限置換型固溶體，提高了燒結(jié)試樣致密度,； Y₂O₃抑制了燒結(jié)試樣中方鎂石晶粒生長,； Y₂O₃通過第二相增韌和微裂紋增韌提高了氧化鎂陶瓷的抗熱震性。

La₂O₃

La₂O₃作為稀土氧化物可與其它陶瓷原料形成固溶體,，使內(nèi)部產(chǎn)生晶體缺陷,，活化晶格，促進陶瓷材料的燒結(jié),。

于忞等以納米氧化鎂為主要原料,，La₂O₃為添加劑制備出氧化鎂陶瓷。結(jié)果表明： La₂O₃加入后可與氧化鎂形成固溶體及一些不定形態(tài)物質(zhì),，均勻分布在晶界處,，減緩試樣在熱震時裂紋的尖端應力，阻礙裂紋延伸,，有效提高氧化鎂陶瓷的抗熱震穩(wěn)定性,。

CeO₂

鄭博等采用輕質(zhì)氧化鎂粉末為原料，稀土CeO₂為添加劑,，聚乙烯醇為粘結(jié)劑,，常壓燒結(jié)法制備氧化鎂陶瓷，研究了陶瓷燒結(jié)性能與抗熱震性能的變化,，在確定了氧化鎂陶瓷的最佳燒結(jié)條件后,，添加不同含量的稀土CeO₂制備氧化鎂陶瓷，陶瓷的抗熱震性能得到較大程度提升,。

ZrO₂作添加劑

由于ZrO₂發(fā)生馬氏體相變（t-ZrO₂轉(zhuǎn)為m-ZrO₂）時伴隨體積和形狀的變化,，能吸收能量，減緩裂紋尖端應力的集中,，阻止裂紋擴展,，提高陶瓷的韌性。不少研究表明,，加入ZrO₂可以提高鎂質(zhì)材料的抗熱震性或燒結(jié)性能,。

趙志鵬等以高純氧化鎂粉為主原料，分別加入14%（ω）的m-ZrO₂納米粉,、t-ZrO₂納米粉,、c-ZrO₂納米粉為添加劑,，經(jīng)配料、成型,、1550℃保溫2h燒結(jié)制備氧化鎂陶瓷試樣,，并研究加入不同晶型ZrO₂納米粉對氧化鎂陶瓷的燒結(jié)性和抗熱震性的影響。結(jié)果表明：加入的ZrO₂彌散分布于方鎂石晶粒晶界處,，提高了試樣的致密度,；加入m-ZrO₂的試樣中，ZrO₂與MgO形成了固溶體,，活化了方鎂石晶體的晶格,，大幅度促進了試樣的燒結(jié), 且ZrO₂以相變增韌和第二相增韌的復合增韌機制提高了抗熱震性。加入t-ZrO₂和c-ZrO₂的試樣中,，ZrO₂以第二相增韌機制提高了抗熱震性,。

Al₂O₃作添加劑

根據(jù)Al₂O₃和MgO的二元平衡相圖，Al₂O₃和MgO在1000℃時生成具有熔點高,、熱膨脹小,、導熱系數(shù)低、熱震穩(wěn)定性好和抗渣蝕性強的鎂鋁尖晶石（MgAl₂O₄）材料,，對于提高陶瓷材料的強度和抗熱震性具有積極作用,。

王蒙蒙等通過研究發(fā)現(xiàn)Al₂O₃的添加改善了MgO陶瓷的燒結(jié)性能。Al₂O₃與MgO反應生成起結(jié)合作用的MgAl₂O₄分布在MgO陶瓷晶粒的周圍,，使顆粒間結(jié)合緊密并填充孔隙,，從而降低氣孔率，提升致密度,；Al₂O₃加入提高了MgO陶瓷的抗熱震性,，當Al₂O₃添加量為10%時，MgO陶瓷的抗熱震性最好,。

TiO₂包覆氧化鎂粉體

于忞等以納米氧化鎂,、硫酸鈦、氨水為原料,，制備表面由TiO₂前驅(qū)體包覆的納米氧化鎂粉體,，以聚乙烯醇為結(jié)合劑，將樣品壓制成型,。結(jié)果表明,，燒后試樣XRD圖譜中鈦酸鎂相峰強逐漸增強，顯微結(jié)構(gòu)中鈦酸鎂的生成減緩試樣在熱震時裂紋的尖端應力,，阻礙裂紋延伸,，有效提高氧化鎂陶瓷的抗熱震穩(wěn)定性。1550℃燒結(jié)試樣的檢測結(jié)果好于1450℃燒結(jié)試樣，說明在較高溫度下試樣燒結(jié)更加完全,，鈦酸鎂晶體生長更好,，更有利于提高氧化鎂陶瓷燒結(jié)與抗熱震性能。

參考來源：
[1]狄玉麗等.燒結(jié)工藝及Nd₂O₃對氧化鎂陶瓷燒結(jié)及抗熱震性能的影響
[2]趙志鵬等.不同晶型ZrO₂納米粉對氧化鎂陶瓷燒結(jié)和抗熱震性的影響
[3]薛宗偉等.氧化釔對氧化鎂陶瓷燒結(jié)和抗熱震性能的影響
[4]于忞等.La₂O₃對氧化鎂陶瓷燒結(jié)性能與抗熱震性能的影響
[5]王蒙蒙等.Al₂O₃對MgO陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響
[6]鄭博等.稀土CeO₂對氧化鎂陶瓷燒結(jié)性能和抗熱震性能的影響
[7]于忞等.TiO₂對氧化鎂陶瓷燒結(jié)性能及抗熱震性能的影響