氧化铝陶瓷低温常压烧结

氧化铝陶瓷低温常压烧结

张全贺

051002131

摘要：氧化铝陶瓷材料以其优良的性能及较低的制造成本，被广泛应用于国民经济各部门。随着科学技术的发展，特别是电子、能源、空间技术、汽车工业的发展，对材料的要求越来越苛刻，因此对高纯氧化铝陶瓷尤其是更高纯度的高性能氧化铝陶瓷需求量大为增加。本课题围绕制各A1203含量>99．8wt％的高纯氧化铝陶瓷进行研究，通过原科粉体预处理工艺、烧结助剂添加工艺、成型优化工艺，从而实现常压下低温烧结高纯高致密氧化铝陶瓷。本课题中获得的低温烧结试样具有较好的显微结构和较高的机械性能。原料粉预处理工艺是一种新的氧化铝粉体解团聚方法，具有工艺简单、成本消耗低、粉体处理效果显著的特点，对于粉体解团聚处理工艺的技术进步有一定的促进意义。在烧结助剂的研究中，本课题MgO为基本考察助剂，Y203、La203、Nd20s、纳米A1203为复合添加助剂，通过相关的选择实验，研究了以上烧结助剂在14500C、1550。(2、16500C对～203含I>99．8wt％的商纯氧化铝陶瓷的烧结体密度的作用规律。这一研究的结果，为高纯氧化铝陶瓷的制各提供重要参考数据。通过高纯超细氧化铝粉料的凝胶浇注成型工艺的研究，优化高纯超细氧化铝粉体的凝胶浇注成型参数，获得了高质量的凝胶浇注成型试样。以获得的生坯为研究对象，通过对真空烧结工艺参数的分析和工艺试验，在150012温度下，实现了高纯氧化铝陶瓷的低温致密烧结；获得的高纯高致密氧化铝陶瓷密度可达3．979／cm3；烧结体平均晶粒尺寸3～4um；抗弯强度(三点)可达500MPa以上；表面显微硬度可达18．5GPa以上。

关键词：氧化铝陶瓷 预处理凝胶成型 低温烧结纯

1 引言

氧化铝陶瓷是指以高纯AI2O3粉末为主要原料，经各种陶瓷工艺制成的晶相晶粒尺寸小于6um并以刚玉为主晶相的氧化铝陶瓷材料，其具有高熔点、高硬度 机械性能好、耐蚀、绝缘等优良特性 刚玉是自然界中的一种极硬材料，莫氏硬度为9，仅次干金刚石。刚玉陶瓷的强度非常高。熔点为2050℃，并且这种高强度在1 000℃以上的高温下仍能保持，还能够长期在高温富氧的条件下使用，远远优于普通的钢和合金钢．刚玉的导热性能非常好，室温下的导热率达29W／m·K，只比钢铁等的热导率稍低，而且高频下的介质损耗低于1 0 ，是最好的高频绝缘材料之一。微晶氧化铝陶瓷通常分可为高纯型与普通型两种 高纯型微晶氧化铝陶瓷指AI2O3含量在99．9％以啊卜的氧化铝陶瓷材料，其烧结温度高达1 650～1 990℃．透射波长在1～6u m范围．利用其透光性及可耐碱金属腐蚀等性能，常用作高压钠灯灯管．普通型微品氧化铝陶瓷按AI2O3含量不同可分为99、95、92、90、85瓷等品种(有137 AI2O3 含量在8O％或75％者也被划为普通氧化铝陶瓷系列)。其中，99氧化铝陶瓷材料常被用于制作高温坩埚、耐火炉管及其他特殊耐磨材料(如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片)，在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料， 化工行业常用于催化剂载体等；95、92、90氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨损材料与耐磨部件；8 5瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与铌、钽等金属封接，用作电真空装置器件等。