氧化铝陶瓷低温常压烧结(6)

明的一种新的陶瓷成型技术。分为水溶液凝胶注模成型和非水溶液凝胶注模成型。前者可适用于大多数陶瓷成型的场合，是一种可望普遍推广的成型方法，后者主要用于那些与水会发生化学反应的系统成型。凝胶引发剃催化剂目前，凝胶浇注成型工艺已经发展了多种凝胶体系。表2．2列出了一些对陶瓷凝胶浇注成型较有效的凝胶体系，包括了陶瓷凝胶浇注成型所用聚合物单体、交联剂、引发剂及催化剂，研究中使用的凝胶体系为丙稀酰胺，其聚合反应过程如下：首先引发剂分解，形成初级自由基，初级自由基与单体加成，生成单体自由基，单体自由基不断与单体分子结合，形成链自由基，上述反应不断进行，生成聚丙烯酰胺长链聚合物，最终完成单体的合反应。陶瓷浆料通过丙烯酰胺的聚合反应完成固化成型，成型的坯体以聚丙烯酰胺的网络结构为骨架，陶瓷颗粒固定其中，陶瓷颗粒与聚合物凝胶通过吸附作用，形成具有一定强度和柔韧性的坯体。

7.2 凝胶聚合反应的动力学影响因素

陶瓷浆料的聚合速率与反应条件及浆科本身特性有关，反应条件包括温度、引发剂和催化剂的用量等，浆料特性包括有机单体浓度、浆料PH值等。浆料聚合的速度对成型坯体的质量有很大影响152]15”．聚合速度包括引发速度(以vo表示)和链增长速度(以v。表示)，当vo／vp值较大时，自由基生成量相对较多，生成的聚合物分子量较小，链长较短。由此得到的坯体强度较低，破坏时呈颗粒状碎裂。为使成型的坯体具有较好的性能，应对浆料制各和反应条件进行综合控制，使反应体系中自由基浓度保持在适当的水平，以获得适宜的引发和链增长反应速率。在聚合速度很快的情况下，坯体内部常常留有气孔。原因是在聚合过程中会释放出气体，如果聚合的速度非常快，气体来不及排除，就会包裹在坯体中，形成气孔。气孔的存在会降低坯体的烧结强度，引发裂纹等缺陷，因此在成型中聚合速度不宜过快，应控制在适当的范围内瞰l2．4．3凝胶浇注成型的优点凝胶浇注成型属于湿法成型，相对于冷等静压(CIP)成型可以更有效地控制坯体团聚，使粉体分布更均匀，减少坯体的缺陷，并提高生坯密度Andreas KmIl等认为岱51闭，由于凝胶成型的生坯中粉体均匀分布且少团聚，因此在烧结过程中粉体的烧结激活能较低，且烧结过程均匀进行。因此，湿法成型更有利于坯体致密度的提高，以及烧结温度的降低，从廊有助于更高致密度、更小晶粒尺寸烧结体的制备．

8 高纯氧化铝陶瓷

常压烧结研究概况常压烧成过程是在没有外加驱动力情况下进行的，烧结驱动力主要来自陶瓷粉体表面自由能变化，即粉体表面能F降，表面积减少。常压烧结致密化过程中，物质传递呵通过同相扩散进行，其中包括表面扩散、品格扩散和晶界扩散等。由于常压烧结是在没有外加驱动力的情况下进行的，耍得到无气孔近于理论密度的烧结体是非常困难的。但对于Al2O3，由于由阴离子(0一)扩散速率来控制烧结过程的。当它在还原性环境中烧结时，晶体中的氧从表面脱离，从而在晶体表面产生很多氧离子空位，使02。扩散系数增大，从面导致烧结过程加速。因此，真空烧结是实现氧化铝瓷低温烧结的有效辅助手段。 2

9 烧结过程中的晶粒与气孔及致密化的关系