稀土氧化物对氧化铝瓷性能的影响

姚义俊,丘泰,焦宝祥,沈春英

(南京工业大学材料学院,江苏南京 210009)

The Effects of Rare Earth Oxide on the Properties of Alumina Ceramics

YAO Y-i jun,QIU Tai,JIAO Bao -xiang ,SH EN Chun -y ing

(School of M ater ials ,Poly technic Univer sity of N anj ing ,N anj ing 210009,China)

Abstract:The Effects of three kinds of rare earth oxide on the sintering and mechanical properties of alum-i na ceramics w ere investigated 1T he results show that rare earth oxidecan improve the sintering mechanical prop -erties of the alumina ceramics 1The relative densities of alumina ceramics sintered at 1600e or 1620e for 2hours reach over 9819%,flex ural strength and fracture toughness reach over 430MPa and 5115MPa #m 1/21T he analysis of m icrostructure indicates that the three kinds of rare earth ox ide can restrain the growth of the grains ,fine the size of the grains and make the size of the grains uniform,finally form a compact structure 1

Keywords:Rare earth oxide;Alumina;M echanical property;M icrostructure

摘要:研究了三种稀土氧化物对氧化铝陶瓷烧结性能和力学性能的影响。研究结果表明:含Y 2O 3,L a 2O 3,Sm 2O 3的添加剂促进了氧化铝瓷的烧结,提高了氧化铝瓷的力学性能。Y 2O 3和Sm 2O 3掺量为015%(质量比)、L a 2O 3掺量为0175%时氧化铝瓷在1600或1620e 保温2h 烧结,相对密度达9819%以上,强度超过430M Pa,断裂韧性达5115M Pa #m 1/2以上。微观结构分析表明,Y 2O 3,L a 2O 3,Sm 2O 3抑止氧化铝晶粒异常生长,细化晶粒,使晶粒尺寸较均匀形成致密化结构。

关键词:稀土氧化物;氧化铝;力学性能;显微结构

中图分类号:TM 286 文献标识码:A 文章编号:1002-8935(2004)04-0028-04

收稿日期:2004-07-06

作者简介:姚义俊(1979~),男,研究生

氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度高、耐腐蚀、耐磨损、电阻率大、热稳定性好等特性,广泛应用于电子、化工、机械等领域。但是纯氧化铝陶瓷的烧结温度过高,导致晶粒异常生长,影响材料力学性能。为降低烧结温度,通常在氧化铝瓷中加入烧结助剂,但加入量较少时,烧结温度仍然偏高,加入量过大时,虽可显著改善烧结性能,但材料力学性能却会出现较大幅度下降[1]。稀土氧化物具有特殊的性能,可改善氧化铝瓷的显微结构,目前对此已有较多研究[2,3],穆柏春等[4]报道添加稀土氧化物Y 2O 3,La 2O 3可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度,改善显微组织,提高力学性能。郭瑞松等[5,6]则发现Y 2O 3在复合添加剂中易生成富钇晶界相,虽可促进烧结,但

对材料强度不利。由于化学组成以及制备工艺的差异,导致了研究结果不一致,本文较系统地研究了Y 2O 3,La 2O 3,Sm 2O 3三种稀土氧化物对氧化铝瓷的烧结性能和力学性能的影响。

1 实验

111 试样制备

所用氧化铝粉末为工业级A -Al 2O 3原料,经超细磨后平均粒度为0188L m ,在氧化铝粉末中加入5%(质量比)的烧结助剂(煅烧滑石、CaCO 3、SiO 2),并添加含量分别为0125%,015%,0175%,1%的Y 2O 3,La 2O 3,Sm 2O 3进行配料,然后置于尼龙球磨罐中,在行星球磨机上研磨混料8h 。研磨料烘干后,加入粘结剂经40目筛造粒,用压机将其制成尺寸为5m m @6mm @50mm 的试条(成型压力128M Pa)。将试条置于MoSi 2炉中在1570~1640e ,保温1~4h 常压烧结得到试样。

112 性能测试

用Archimedes 法测定烧结体的体积密度、气孔率和吸水率。

用金刚石平面磨床将烧结试样加工成尺寸为3mm @4mm @40mm 的试条。用三点弯曲法测定抗弯强度,跨距30mm,加载速度为015mm/min 。用单边切口梁法(SENB)测定断裂韧性,切口槽深为试样高度的015倍左右,槽宽小于0128mm,加载速度为015mm/m in 。

用JSM -5900扫描电镜观察烧结试样的晶粒形貌。

2 结果与讨论

211 稀土氧化物掺量对95氧化铝瓷烧结性能的影响图1为1600e 烧结2h 制备的氧化铝瓷相对密度随Y 2O 3,La 2O 3,Sm 2O 3

掺量的变化。

图1 稀土氧化物掺量对A l 2O 3瓷相对密度的影响

添加稀土氧化物Y 2O 3,La 2O 3,Sm 2O 3显著提高了氧化铝瓷的致密度。Y 2O 3,Sm 2O 3对氧化铝瓷的致密化作用略优于La 2O 3,Y 2O 3,Sm 2O 3掺量在015%时氧化铝瓷相对密度达9819%以上,La 2O 3掺量在0175%时材料致密度达9815%。稀土氧化物由于其性能上的特殊性,是良好的表面活性物质,可改善Al 2O 3复合材料的润湿性能,降低陶瓷材料的熔点[7]。加入材料中的稀土氧化物可促进Al 2O 3与SiO 2,CaO 等的化学反应,易于形成低熔点液相,加上颗粒之间的毛细作用,促使颗粒间的物质向孔隙处填充,使材料孔隙率降低,致密度提高。212 稀土氧化物对烧成温度、保温时间的影响图2和图3为Y 2O 3,Sm 2O 3掺量为015%、La 2O 3掺量为0175%的氧化铝瓷在不同温度和保温时间下相对密度的变化曲线。

由图2可见,氧化铝瓷在加入稀土氧化物后,在1570~1640e 烧结2h 时,相对密度均获得了显著的提高。未加稀土的纯95氧化铝瓷在1620e 烧结

时相对密度最大值达9812%,而添加稀土氧化物的氧化铝瓷1570e 时的相对密度在9811%以上,说明添加稀土氧化物的氧化铝瓷在1570e ~1640e

烧结都具有较高的致密度,降低了烧成温度,拓宽了氧化铝瓷的烧成范围。掺015%Sm 2O 3的氧化铝瓷在1600e 烧结时,所得材料致密度达9911%,掺015%Y 2O 3的氧化铝瓷次之,达9818%,掺La 2O 3的氧化铝瓷则要1620e 烧结时达最大值9817%,说明Sm 2O 3

对促进材料烧结性能作用最佳。

图2 试样相对密度随烧结温度的变化

由图3可见,添加稀土氧化物的氧化铝瓷在1~4h 保温时间内均显著改善了其致密性,不掺稀土氧化物的氧化铝瓷在1620e 烧结保温2h,相对密度为9712%,而含有稀土氧化物的氧化铝瓷在1600e 烧结保温1h 相对密度就达9812%以上。说明加入稀土氧化物可以显著缩短保温时间,有利

于材料致密化。

图3 试样相对密度随保温时间的变化

213 稀土氧化物掺量对95氧化铝瓷力学性能的影响

图4、图5为在1600e 或1620e 保温2h 烧结得到的氧化铝瓷力学性能随稀土氧化物掺量的变化。由图可见,加入稀土氧化物后,材料力学性能均有所改善,并随掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势。Sm 2O 3掺量为015%的氧化铝瓷在1600e 保温2h 烧结下力学性能达到最佳,抗弯强度达455M Pa,断裂韧性达5145MPa #m 1/2;掺015%

Y 2O 3的氧化铝瓷力学性能次之,抗弯强度达439M Pa,断裂韧性达到5128MPa #m 1/2,掺0175%La 2O 3的氧化铝瓷则在1620e 保温2h 烧结下力学性能达到最佳,抗弯强度达436MPa,断裂韧性达到5115MPa #m 1/2。添加稀土氧化物的氧化铝瓷与未加稀土氧化物的95氧化铝瓷相比,强度提高约2514%以上,韧性提高约1814%。研究结果表明,稀土氧化物不仅促进了95氧化铝瓷的烧结,同时也明显改善了材料的力学性能,以Sm 2O 3对氧化铝材

料力学性能的影响最为显著。

图4 稀土氧化物掺量对A l 2O 3

瓷抗弯强度的影响

图5 稀土氧化物掺量对A l 2O 3瓷韧性的影响

由于添加的稀土氧化物离子半径相对铝离子要大得多,难于与氧化铝形成固溶体,因此稀土主要存在于氧化铝瓷的晶界上[7,8],并且处于玻璃网络结构的稀土氧化物由于其较大的体积,在结构中自身迁移阻力大,且还阻碍其它离子迁移,从而降低晶界迁移速率[8~10],抑止晶粒生长,有利于致密结构的形成;另一方面,掺入稀土氧化物,其进入晶界玻璃相,也使玻璃相的强度得到提高,因此达到改善氧化铝瓷力学性能的目的。

214 显微结构分析

图6~图9分别为纯95氧化铝瓷与添加稀土氧化物的氧化铝瓷晶粒的形貌和分布。未加稀土氧化物添加剂的95氧化铝瓷,颗粒尺寸较大,由于其烧成温度较高(1620e ),铝离子在液相中迁移速率较快,从而氧化铝晶粒生长速率较快,形成较大晶粒

尺寸的显微结构。

图6 氧化铝瓷SEM

照片

图7 掺015%Y 2O 3的氧化铝瓷SEM

照片

图8 掺0175%La 2O 3的氧化铝瓷SEM 照片

添加的稀土氧化物离子半径相对铝离子要大得多,难于与氧化铝形成固溶体,Ioudjani 等[11]报道Y 2O 3在多晶Al 2O 3中的固溶度仅为300@10

-6

,因

此稀土主要存在于氧化铝瓷的晶界上,降低了Al 2O 3晶界迁移速率,抑制晶粒长大,形成致密的显微结构[7,8]

,稀土氧化物Y 2O 3,Sm 2O 3和La 2O 3的添加使氧化铝晶粒尺寸较均匀,抑止晶粒的异常生长,小颗粒紧密填充在大颗粒之间,颗粒之间紧密性好,气孔率小,晶体具有较高的致密度。

图9掺015%Sm2O3的氧化铝瓷SEM照片

3结论

(1)稀土氧化物的加入降低了95氧化铝瓷的烧结温度,缩短了保温时间,改善了氧化铝瓷的烧结性能。在1570e保温1h烧成条件下,材料相对密度达到9811%以上。Y2O3和La2O3掺量为0175%时氧化铝瓷相对密度达到9817%以上,材料具有较高的致密性。

(2)稀土氧化物可以显著提高95氧化铝瓷的力学性能,掺稀土氧化铝瓷抗弯强度超过430MPa ,断裂韧性达到5115MPa#m1/2,对比不掺稀土氧化物的氧化铝瓷,抗弯强度和断裂韧性分别提高约2514%和1814%。

(3)Sm2O3对改善氧化铝瓷的烧结性能及力学性能的作用较Y2O3和La2O3显著,在1600e保温2h烧成条件下Sm2O3掺量为015%时,氧化铝瓷的相对密度达9911%,抗弯强度达450M Pa,断裂韧性达到5145M Pa#m1/2。

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(23):6466.

氧化铝陶瓷的制备与应用

论文题目：氧化铝陶瓷的制备与应用学院：材料科学与工程学院专业班级：材料化学2班学号：20090488 姓名：王杰日期：2011-10-19

氧化铝陶瓷的制备与应用摘要：氧化铝陶瓷是用途最广泛的陶瓷材料中的一种，它可用作机器及设备制造中的耐腐蚀材料、化工专业中的抗腐蚀材料、电工及电子技术中的绝缘材料、热工技术中的耐高温材料以及航空、国防等领域中的某些特种材料。 Abstract: the alumina ceramics is the most widely use of one of the ceramic material, it can be used as the machine and equipment manufacture of corrosion resistant material, chemical corrosion materials in the professional, electrical and electronic technology of thermal insulation materials, high temperature resistant materials and technologies in the aerospace, defense, etc to some of the special material. 关键词：氧化铝陶瓷耐磨性机械强度耐化学腐蚀 Keywords: alumina ceramics Wear resistance Mechanical strength Chemical corrosion-resistant 氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。[1] 1.硬度大经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2.耐磨性能极好经中南大学粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。

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七大方面解析氮化铝陶瓷基板的分类和特性氮化铝陶瓷基板在大功率器件模组，航天航空等领域备受欢迎，那么氮化铝陶瓷基板都有哪些种分类以及氮化铝陶瓷基板特性都体现在哪些方面？一，什么是氮化铝陶瓷基板以及氮化铝陶瓷基板的材料氮化铝陶瓷基板是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷基板，也叫氮化铝陶瓷基片。热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是大功率集成电路和散热功能的重要器件。二，氮化铝陶瓷基板分类 1，按电镀要求来分氮化铝陶瓷覆铜基板（氮化铝覆铜陶瓷基板），旨在氮化铝陶瓷基板上面做电镀铜，有做双面覆铜和单面覆铜的。 2，按应用领域分 LED氮化铝陶瓷基板（氮化铝led陶瓷基板），主要用于LED大功率灯珠模块，极大的提高了散热性能。 igbt氮化铝陶瓷基板,一般用于通信高频领域。 3，按工艺来分氮化铝陶瓷基板cob（氮化铝陶瓷cob基板),主要用于Led倒装方面。 dpc氮化铝陶瓷基板,采用DPC薄膜制作工艺，一般精密较高。 dpc氮化铝陶瓷基板(AlN氮化铝dbc陶瓷覆铜基板)，是一种厚膜工艺，一般可以实现大批量生产。氮化铝陶瓷基板承烧板 3，按地域分

有的客户对特定的氮化铝陶瓷基板希望是特定地域的陶瓷基板生产厂家，因此有了：日本氮化铝陶瓷基板氮化铝陶瓷基板台湾氮化铝陶瓷基板成都福建氮化铝陶瓷基板东莞氮化铝陶瓷基板台湾氮化铝陶瓷散热基板氮化铝陶瓷基板珠海氮化铝陶瓷基板上海 4，导热能力来分高导热氮化铝陶瓷基板，导热系数一般较高，一般厚度较薄，一般导热大于等于170W的。氮化铝陶瓷散热基板，比氧化铝陶瓷基板散热好，大于等于50W~170W. 三，氮化铝陶瓷基板特性都有哪一些？ 1，氮化铝陶瓷基板pcb优缺点材料而言：陶瓷基板pcb是陶瓷材料因其热导率高、化学稳定性好、热稳定性和熔点高等优点，很适合做成电路板应用于电子领域。许多特殊领域如高温、腐蚀性环境、震动频率高等上面都能适应。氮化铝陶瓷基板，热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。硬度较高，交工难度大，压合非常难，一般加工成单双面面陶瓷基板pcb. 2,氮化铝陶瓷基板产品规格（尺寸/厚度、脆性）氮化铝陶瓷基板的产品规格尺寸厚度，有不同的尺寸对应不同个的厚度，具体如下：氮化铝陶瓷基板尺寸一般最大在140mm*190mm,氮化铝陶瓷基板厚度一般在

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陶瓷基板的发展概况

陶瓷基板在L E D电子领域应用现状与发展简要分析摘要：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。关键词：前文摘要：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子、混合微电子与多模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。 1 塑料和陶瓷材料的比较塑料尤其是环氧树脂由於比较好的经济性，至目前为止依然占据整个电子市场的统治地位，但是许多特殊领域比如高温、线膨胀系数不匹配、气密性、稳定性、机械性能等方面显然不适合，即使在环氧树脂中添加大量的有机溴化物也无济于事。相对于塑料材料，陶瓷材料也在电子工业扮演者重要的角色，其电阻高，高频特性突出，且具有热导率高、化学稳定性佳、热稳定性和熔点高等優點。在电子线路的设计和制造非常需要这些的性能，因此陶瓷被广泛用于不同厚膜、薄膜和电路的基板材料，还可以用作绝缘体，在热性能要求苛刻的电路中做导热通路以及用来制造各种电子元件。 2 各种陶瓷材料的比较 2.1 Al2O3 到目前为止，氧化铝基板是电子工业中最常用的基板材料，因为在机

械、热、电性能上相對於大多数其他氧化物陶瓷，強度及化學穩定性高，且原料来源丰富，适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。 2.2 BeO 具有比金属铝还高的热导率，应用于需要高热导的场合，但温度超过300℃后迅速降低，最重要的是由于其毒性限制了自身的发展。 2.3 AlN AlN有两个非常重要的性能值得注意：一个是高的热导率，一个是与Si相匹配的膨胀系数。缺點是即使在表面有非常薄的氧化层也会对热导率产生影响，只有对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN基板。目前大规模的AlN生产技术国内还是不成熟，相对于Al2O3，AlN价格相对偏高许多，这个也是制约其发展的瓶颈。综合以上原因，可以知道，氧化铝陶瓷由于比较优越的综合性能，在目前微电子、功率电子、混合微电子、功率模块等领域还是处于主导地位而被大量运用。 3 陶瓷基板的制造制造高純度的陶瓷基板是很困难的，大部分陶瓷熔点和硬度都很高，这一点限制了陶瓷机械加工的可能性，因此陶瓷基板中常常掺杂熔点较低的玻璃用于助熔或者粘接，使最终产品易于机械加工。Al2O3、BeO、AlN基板制备过程很相似，将基体材料研磨成粉直径在几微米左右，与不同的玻璃助熔剂和粘接剂(包括粉体的MgO、CaO)混合，

氧化铝陶瓷与金属连接的研究现状

万方数据

周健等Ⅲｏ对Ａ１２０３一Ａ１２０３以及Ａ１２０３和ＨＡＰ（羟基磷灰石）生物陶瓷进行了焊接，并借助电镜、电子探针分析了界面结合情况。前者在２ＭＰａ、１３００℃、保温１５ｍｉｎ时结合强度达到基体强度。后者在２．５ＭＰａ、１２００℃、保温１５ｍｉｎ左右将两类材料焊接在一起。．蔡杰等¨引采用１’Ｅ１０３型谐振腔分别在１３００和１４００℃对Ａ１２０３一Ａ１２０３进行焊接，认为在１３００℃焊接时，虽经长时间保温，焊接效果不理想，在１４００℃、保温２０ｍｉｎ，焊缝消失。如上所述，氧化铝陶瓷一般采用直接焊接，对于高纯度氧化铝陶瓷一般采用低纯氧化铝或玻璃做中间层，目前也有人用溶胶凝胶方法制备的氧化铝做中间层。目前微波焊接腔体的微波场的均匀区域还不大，改进微波场的分布，提高加热均匀区域，可以提高材料的焊接尺寸。同时增加焊接材料的种类。７激光焊接激光焊接陶瓷是近年来发展的新技术，Ｍｉｔｔｗｅｉｄａ公司开发了双束激光焊接陶瓷方法，其原理见图９。图９双束激光焊接示意图¨引Ｆｉｇ．９Ｓｋｄ【ｃｈｏｆｄｏｕｂｌｅｌａｓｅｒｗｅｌｄｉＩｌｇ采用高能束激光焊方法，可快速加热和冷却，配以氮气筛的冷却和温度场调节，诱导和改善复合材料增强相和基体界面反应，而提高接头强度。采用脉冲输入方式，可抑制界面反应，细化组织，减少缺陷，获得良好接头，在操作时对激光功率控制非常重要啪Ｊ。用该法焊接的Ａｌ：Ｏ，陶瓷试样，激光焊接区细晶粒均匀，在电子显微镜下，可以看到晶粒呈片瓦结构，防止了裂纹的产生和扩展。经１００次反复加热和冷却后，试样的弯曲强度无明显下降。８结语随着Ａｌ，Ｏ，陶瓷的广泛应用，其连接技术已成为世界各国集中研究的重点，其中钎焊与扩散连接是最常用的连接方法，但都有其局限性。例如：用钎焊方法形成的陶瓷接头的高温性能和抗氧化性能较差；钎焊的界面反应机理现在还处于试验阶段，缺乏系统性和理论性。扩散连接虽然可以减小界面缺陷，并适合大尺寸构件的接合，但易发生试件的变形和损伤等。近来新发展的微波连接能很好地实现接头处均匀连接，避免了开裂的发生，而且由于升温速度极快，陶瓷内部的晶粒不会剧烈长大。而ｓＨｓ焊接和激光焊接还处于起步阶段，有待于发展。参考文献１王颖．ＡＪ：０，陶瓷与Ｋｏｖｅｒ合金钎焊工艺研究．哈尔滨工业大学硕士论文，２００６：ｌ一５０２Ｈａｍ咖ｄＪＰ，ＤＢ“ｄＳＡ，ＳａｍｅＵａＭＬＢ阳ｚｉｎｇｏ既帅ｉｃｏｘ－ｉｄ船ｔｏｍ吨ＩｌｓａｔｌｏｗｔｅⅡ聊舶ｈｌｒ酷．ＷｅｌｄＪ，１９９２；（５）：１４５—１４９３赵永清．利用化学镀实现Ａ１２０，陶瓷与金属的连接．焊接技术，１９９９；（２）：１６—１７４顾小龙，王大勇，王颖．Ａｌ：０，陶瓷／ＡｇＣｕＴ∥可伐合金钎焊接头力学性能．材料科学与艺，２００７；１５（３）：３６６—３６９５吴铭方．反应层厚度对他０３／ＡｇＣｕ７ｎ／ｎ一６ｍ一４Ｖ接头强度的影响．稀有金属材料与工程，２０００；１９（２６）：４１９—４２２６王洪潇．氧化铝陶瓷与金属活性封接技术研究．大连交通大学硕士论文，２００６：１—５０７刘军红．复相Ａｌ：０，基陶瓷／钢大气中直接钎焊连接界面的微观组织结构．焊接学报，２００３；２４（６）：２６—２８８张玮．镍离子注入灿２０３／１ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ的钎焊界面成分分析．包头钢铁学院学报，２０００；１９（３）：２１９—２２ｌ９王大勇，冯吉才，刘会杰．灿：Ｏ，／Ｃｕ／Ａｌ扩散连接工艺参数的优化．材料科学与工艺，２００３；１１（１）：７３～７６１０陈铮，赵其章，方芳等．陶瓷／陶瓷（金属）部分瞬间液相连接．硅酸盐学报，１９９９；２７（２）：１８６～１８８１ｌＭｅｒｚｈ锄ｏｖＡＧ．ＩｎｔｅｒＳｙｍｐｏｓｉｕｍ∞ｃｏＩＩＩｂｕｓ阴ｄｐｌ嬲一眦ｓｙｎ．ｏｆｈｉｇｌｌ—ｔｅ呷．Ｍａｔｅｒ．ｓ明Ｆｒ锄ｃｉｓｃｏ，ｃＡ，９８８１２余圣甫等．Ａｌ：０，陶瓷／不锈钢自蔓延高温原位合成连接．焊接学报，２００４；２５（２）１１９一１２２１３周健，章桥新，刘桂珍等．微波焊接陶瓷辊棒．武汉工业大学学报，１９９９；２１（３）：１～２１４ＭｅｅｋＴＴ，ＢｌａｌｃｅＲＤ．Ｃｅｒａｍｉｃ?ｃｅ硼ｉｃｓｅａｌｓｂｙｍｉｃｒｏ－ｗ盯ｅｈｅ砒ｉｎｇ．Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｌ肚．，１９８６；（５）：２７０～２７４１５Ｆｕｋｕｓｈｉ眦Ｈ。ＹａｍａｎａｋａＴ，Ｍａ协ｕｉＭ．Ｍｉｃｍｗａｖｅｈｅａｔ—ｉｎｇｏｆｃｅ姗ｉｃｓａｎｄｉ协ａｐｐｌｉｃ砒ｉ叩ｔｏｊｏｉｎｉｎｇ．ＪＭａｔ．Ｒ∞．，１９９０；５（２）：３９７—４０５１６Ｂｉ衄ｅｒＪＧＰ，Ｆ唧ｉｅＪＡ，ＷｈｉｔａｋｅｒＰＡｅｔａ１．Ｔｈｅｅ妇ｆｅｃｔ０ｆｃｏｍｐｏｓｉｔｉ∞ｏｎｔｌＩｅＩＩｌｉｃｎ）ｗａｖｅｂｏｎｄｉｒＩｇ０ｆａｌｕｌＩｌｉ啪ｃｅ捌【ｎｉｃｓ．ＪＭａｔ．ｓｃｉ．，１９９８；３３（１２）：３０１７～３０２９１７ｚｌＩ伽Ｊｉ蛐，Ｚｈ衄ｇＱｉａ喇ｎ，ＭＥＩＢｉｎｇｃｈｕｅｔａ１．Ｍｉｃ胁ｗａｖｅｊｏｉＩｌｉｎｇｏｆａｌｕＩＩｌｉ腿ｃ廿枷ｃａｎｄｈ”Ｉｒｏｘｙｌ印ａｔｉｔｅｂｉｏｃｅ枷ｃ．ＪＷｕｈ粕Ｕｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，１９９９；１４（２）：４６～４９１８ＣｈｅｎＸｉｎｍ伽，ⅡｕＷ嘶．ＨｉｇｌｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＨｅａｔｉｌｌｇＤｉｅ．１ｅｃｔｒｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＢｅｉｊｉＩｌｇ：ｓｃｉｅ眦ｅＰｒ鹤ｓ，１９７９：ｌ一３０１９Ｃ蛐Ｇ，Ｋ０ｃａＩ【Ｍ．ｈ咿ｓｓｉｎｊｏｉｎｉＩｌｇｏｆａｄｖ锄ｃｅｄｍａｔｅ—ｒｉａｌｓ．ｈｔｅｍａｔｉｏＩｌａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｖｉｅ啪，１９９８；４３（１）：卜４４２０广赖明夫．金属基复合材料。结合．溶接会志，１９９６；６５（４）：ｌ６９２一ｌ６９８（编辑吴坚）宇航材料工艺２００８年第４期　万方数据

陶瓷基板的现状与发展分析

陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前陶瓷基板的现状与以后的发展。 1、塑料和陶瓷材料的比较塑料尤其是环氧树脂由于比较好的经济性，至目前为止依然占据整个电子市场的统治地位，但是许多特殊领域比如高温、线膨胀系数不匹配、气密性、稳定性、机械性能等方面显然不适合，即使在环氧树脂中添加大量的有机溴化物也无济于事。相对于塑料材料，陶瓷材料也在电子工业扮演者重要的角色，其电阻高，高频特性突出，且具有热导率高、化学稳定性佳、热稳定性和熔点高等优点。在电子线路的设计和制造非常需要这些的性能，因此陶瓷被广泛用于不同厚膜、薄膜或和电路的基板材料，还可以用作绝缘体，在热性能要求苛刻的电路中做导热通路以及用来制造各种电子元件。 2、各种陶瓷材料的比较 2.1 Al2O3 到目前为止，氧化铝基板是电子工业中最常用的基板材料，因为在机械、热、电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷，强度及化学稳定性高，且原料来源丰富，适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。 2.2 BeO 具有比金属铝还高的热导率，应用于需要高热导的场合，但温度超过300℃后迅速降低，最重要的是由于其毒性限制了自身的发展。 2.3 AlN AlN有两个非常重要的性能值得注意：一个是高的热导率，一个是与Si相匹配的膨胀系数。缺点是即使在表面有非常薄的氧化层也会对热导率产生影响，只有对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN基板。目前大规模的AlN生产技术国内还是不成熟，

氧化铝陶瓷的发展与应用

氧化铝陶瓷的发展与应用前言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料。通常氧化铝陶瓷分为2 大类,一类是高铝瓷,另一类是刚玉瓷。高铝瓷是以Al2O3 和 SiO2 为主要成分的陶瓷,其中Al2O3 的含量在45 %以上,随着Al2O3 含量的增多,高铝瓷的各项性能指标都有所提高。由于瓷坯中主晶相的不同,又分为刚玉瓷、刚玉—莫来石瓷、莫来石瓷等。根据Al2O3 含量的不同,习惯上又称为75瓷、80 瓷、85 瓷、90 瓷、92 瓷、95 瓷、99 瓷等。高铝瓷的用途极为广泛,除了用作电真空器件和装置瓷外,还大量用来制造厚膜、薄膜电路基板,火花塞瓷体,纺织瓷件,晶须及纤维,磨料、磨具及陶瓷刀,高温结构材料等。目前市场上生产、销售和应用最为广泛的氧化铝陶瓷是Al2O3 含量在90 %以上的刚玉瓷。 1 原料作为陶瓷原料主要成分之一的氧化铝在地壳中含量非常丰富,在岩石中平均含量为15. 34 % ,是自然界中仅次于SiO2 存量的氧化物。一般应用于陶瓷工业的氧化铝主要有2 大类,一类是工业氧化铝,另一类是电熔刚玉。 1. 1 工业氧化铝工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土矿(主要矿物组成为铝的氢氧化物, 如一水硬铝石(xAl2O3·H2O> 、一水软铝石、三水铝石等氧化铝的水化物组成> 和高岭土为原料,通过化学法(主要是碱法,多采用拜尔法———碱石灰法> 处理,除去硅、铁、钛等杂质制备出氢氧化铝,再经煅烧而制得,其矿物成分绝大部分是γ- Al2O3 。工业氧化铝是白色松散的结晶粉末,颗粒是由许多粒径< 0. 1μm 的γ- Al2O3 晶体组成的多孔球形聚集体,其孔隙率约为30 % ,平均粒径为40～70μm。工业氧化铝含量的质量标准见表1。表1 工业氧化铝含量的质量标准(质量%> 1 级 2 级 3 级 4 级 5 级 Al2O3> 98. 60 ≮98. 50≮98. 40 ≮98. 30 ≮98. 20 SiO2 ≯0. 02 ≯0. 04 ≯0. 06 ≯0. 08 ≯0. 10 Fe2O3 < 0. 03 ≯0. 04 ≯0. 04 ≯0. 04 ≯0. 04 Na2O ≯0. 50 ≯0. 55 ≯0. 60 ≯0. 60 ≯0. 60 灼减< 0. 80 ≯0. 80 ≯0. 80 ≯0. 80 ≯1. 00 工业氧化铝的3 项主要杂质成分中,Na2O 及Fe2O3 将降低氧化铝瓷件的电性能,Na2O 的含量应<0. 5 %～0. 6 % ,Fe2O3 含量应< 0. 04 %。另外,在电真空瓷件中,工业氧化铝

陶瓷散热基板与MCPCB的散热差异分析比

陶瓷散热基板与MCPCB的散热差异分析比随着科技日新月异的发展，近年来全球环保的意识抬头，如何有效开发出节能省电的科技产品已成为现今趋势。就LED 产业而言，慢慢这几年内成为快速发的新兴产业之一，在2010 年的中国世博会中可看出LED 的技术更是发光异彩，从上游到下游的生产制造，每一环节都是非常重要的角色。针对LED 的发光效率会随着使用时间的增长与应用的次数增加而持续降低，过高的接面温度会加速影响其LED 发光的色温品质致衰减，所以接面温度与LED 发光亮度呈现反比的关系。此外，随着LED 芯片尺寸的增加与多晶LED 封装设计的发展，LED 载板的热负荷亦倍增，此时除载板材料的散热能力外，其材料的热稳定性便左右了LED 产品寿命。简单的说，高功率LED 产品的载板材料需同时具备高散热与高耐热的特性，因此封装基板的材质就成为关键因素。在传统LED 散热基板的应用上，Metal Core PCB(MCPCB)与陶瓷散热基板应用范围是有所区别的，MCPCB 主要使用于系统电路板，陶瓷散热基板则是应用于LED 芯片基板，然而随着LED 需求的演化，二者逐渐被应用于 COB(Chip ON board)的工艺上，下文将针对此二种材料作进一步讨论与比较。MCPCB MCPCB 主要是从早期的铜箔印刷式电路板(FR4)慢慢演变而成，MCPCB 与FR4 之间最大的差异是，MCPCB 以金属为核心技术，采用铝或铜金属作为电路板之底材，在基板上附着上一层铜箔或铜板金属板作线路，用以改善散热不佳等问题。MCPCB 的结构图如图1 所示：图1 MCPCB 结构图因铝金属本身具有良好的延展性与热传导，结合铜金属的高热传导率，理当

氧化铝陶瓷材料力学性能的检测

实验二氧化铝陶瓷材料力学性能的检测为了有效而合理的利用材料，必须对材料的性能充分的了解。材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能等方面。物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。工艺性能指材料的加工性能，如成型性能、烧结性能、焊接性能、切削性能等。机械性能亦称为力学性能，主要包括强度、弹性模量、塑性、韧性和硬度等。而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，本文在此基础上对其力学性能检测方法做了简单介绍。 1.弯曲强度弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1-1所示。四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯曲得到的结果比较精确。而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结果是近似的。但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试方便，因而也得到广泛应用。图1-1 三点弯曲和四点弯曲示意图由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M ，该截面对中性轴的惯性矩为I z ，那么距中性轴距离为y 点的应力大小为： z I My =σ 在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中性轴最远的点，其大小为： =???? ???=z I y a P max max 21σ?????圆形截面 16矩形截面 332D Pa bh Pa π 其中P 为载荷的大小，a 为两个加载点中的任何一个距支点的距离，b 和h 分别为矩形截面试样的宽度和高度，而D 为圆形截面试样的直径。因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离中性轴最远的点，其大小为：

LED陶瓷基板

LED陶瓷基板的技术分析与现状 ——本资料由·东莞市中实创半导体照明有限公司/ 工程部·整理与撰写—— 摘要：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。本文简要介绍了目前LED封装陶瓷基板的技术现状与以后的发展。关键字:LED陶瓷基板 LED产业（一）前言：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。LED散热基板的选择亦随着LED之线路设计、尺寸、发光效率…等条件的不同有设计上的差异，以目前市面上最常见的可区分为：①系统电路板，其主要是作为LED最后将热能传导到大气中、散热鳍片或外壳的散热系统，而列为系统电路板的种类包括：铝基板(MCPCB)、印刷电路板(PCB)以及软式印刷电路板(FPC)；②LED芯片基板，是属于LED芯片与系统电路板两者之间热能导出的媒介，并藉由共晶或覆晶与LED芯片结合。为确保LED的散热稳定与LED芯片的发光效率，近期许多以陶瓷材料作为高功率LED散热基板之应用，其种类主要包含有：低温共烧多层陶瓷(LTCC)、高温共烧多层陶瓷(HTCC)、直接接合铜基板 (DBC)、直接镀铜基板(DPC)四种，以下本文将针对陶瓷LED芯片基板的种类做深入的探讨。（二）陶瓷基板的定义和性能： 1．定义：陶瓷基板是以电子陶瓷为基的，对膜电路元件及外贴切元件形成一个支撑底座的片状材料。按照陶瓷基片应用领域的不同，又分为HIC（混合集成电路）陶瓷基片、聚焦电位器陶瓷基片、激光加热定影陶瓷基片、片式电阻基片、网络电阻基片等；按加工方式的不同，陶瓷基片分为模压片、激光划线片两大类。 2．陶瓷基板的性能：（1）机械性质 ?有足够高的机械强度，除搭载元件外，也能作为支持构件使用； ?加工性好，尺寸精度高；容易实现多层化； ?表面光滑，无翘曲、弯曲、微裂纹等。（2）电学性质 ?绝缘电阻及绝缘破坏电压高； ?介电常数低； ?介电损耗小； ?在温度高、湿度大的条件下性能稳定，确保可靠性。（3）热学性质 ?热导率高； ?热膨胀系数与相关材料匹配（特别是与Si的热膨胀系数要匹配）； ?耐热性优良。（4）其它性质 ?化学稳定性好；容易金属化，电路图形与其附着力强； ?无吸湿性；耐油、耐化学药品；α射线放出量小； ?所采用的物质五公害、无毒性；在使用温度范围内晶体结构不变化； ?原材料丰富；技术成熟；制造容易；价格低。（三）陶瓷基板与金属基板的比较： LED散热基板主要分为金属基板与陶瓷基板。金属基板以铝或铜为材料，由于技术成熟，且具低成本优势，目前为一般LED产品所采用。而陶瓷基板线路对位精确度高，为业界公认导热与散热

氧化铝陶瓷综述

***********（所属单位）材料科学进展课程设计学号：******** 专业：******** 学生姓名：*** 任课教师：*** 2011年10月

***********（所属单位）材料科学进展（小论文）学号：******* 专业：******* 学生姓名：*** 任课教师：*** 2011年10月

氧化铝陶瓷综述 ***（姓名） *********（所属单位）摘要：本文简述了氧化铝陶瓷的功能及在各行业的应用，详细论述了氧化铝陶瓷的制备、成型及烧结方法。关键词：氧化铝陶瓷制备成型烧结应用以氧化铝(Al2O3)为主要成分的陶瓷称为氧化铝陶瓷。它属于无机非金属材料，具有特殊用途，新的性能，故也称特种陶瓷、高性能陶瓷。氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产销量最大的陶瓷新材料。 1氧化铝的同质多晶变体及其性能简介根据研究报道，Al2O3有12种同质多晶变体[1]，但应用较多的主要有3种，即α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3，这3种晶体的结构不同，故它们的性质具有很大的差异[2]。（1）α-Al2O3是三方晶系，单位晶包是一个尖的菱面体，密度为 3.96～4.01g/cm3，其结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳，在一定条件下可以由其它的两种晶体转换而来。（2）β-Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物，密度为 3.30～3.63g/cm3，它的化学组成中含有一定量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物，并且还可以呈现离子型导电。（3）γ-Al2O3是尖晶石型立方结构，在950～1200℃范围内转化为α-Al2O3，密度为3.42～3.47g/cm3。它的氧原子呈立方紧密堆积，铝原子填充在间隙中，这就决定了它在高温下不稳定、力学和电学性能差的缺陷，在科学应用中很少单独制成材料使用。但它有较高的比表面积和较强的化学活性，经过技术改进可以作为吸附材料使用。由于β-Al2O3和γ-Al2O3在高温(950～1200℃)下易转化为α-Al2O3，而陶瓷的制备又须经高温烧结，所以氧化铝陶瓷是一种以α-Al2O3为主晶相的陶瓷材料。 2氧化铝陶瓷的功能简介氧化铝陶瓷具有热稳定和化学稳定性，电绝缘性、压电性、耐腐蚀性、化学吸附性、生物适应性、吸声性和透光性等多种有实用价值的性能和功能，见表1。

过渡金属

过渡金属过渡金属由于具有未充满的价层的轨道，性质与其他元素有明显差别。由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，d5构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7（锰）、+8（锇）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中（如：VO43-钒酸根，VO22+钒酰基）。对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高氧化态也没有氧化性。同一族的二、三过渡系元素具有相仿的原子半径和相同的性质，这是由于镧系收缩造成的。由于空的d轨道的存在，过渡金属很容易形成配合物。金属元素采用杂化轨道接受电子以达到16或18电子的稳定状态。当配合物需要价层d轨道参与杂化时，d轨道上的电子就会发生重排，有些元素重排后可以使电子完全成对，这类物质称为反磁性物质。相反，当价层d轨道不需要重排，或重排后还有单电子时，生成的配合物就是顺磁性的。反磁性的物质没有颜色，而顺磁性的物质有颜色，其颜色因物质而异，甚至两种异构体的颜色都是不同的。一些金属离子的颜色也是有单电子的缘故。过渡金属的存在形式大多数过渡金属都是以氧化物或硫化物的形式存在于地壳中，只有金、银等几种单质可以稳定存在。最典型的过渡金属是4-10族。铜一族能形成配合物，但由于d10构型太稳定，最高价只能达到+3。靠近主族的稀土金属没有可变价态，也不能形成配合物。12族元素只有汞有可变价态，锌基本上就是主族金属。由于性质上的差异，有时铜、锌两族元素并不看作是过渡金属，这时d区元素这一概念也就缩小至3到10族，铜锌两族合称ds区元素。性质过渡金属由于具有未充满的价层d轨道，基于十八电子规则，性质与其他元素有明显差别。由于这一区很多元素的电子构型中都有不少单电子（锰这一族尤为突出，d(5)构型），较容易失去，所以这些金属都有可变价态，有的（如铁）还有多种稳定存在的金属离子。过渡金属最高可以显+7（锰）、+8（锇）氧化态，前者由于单电子的存在，后者由于能级太高，价电子结合的较为松散。高氧化态存在于金属的酸根或酰基中（如：VO4(3?)钒酸根，VO2(2+)钒酰基）。对于第一过渡系，高氧化态经常是强氧化剂，并且它们都能形成有还原性的二价金属离子。对于二、三过渡系，由于原子半径大、价电子能量高的原因，低氧化态很难形成，其高

嘉宝瑞氧化铝陶瓷基板简介

氧化铝陶瓷基板简

陶瓷（AL2O3）基板简介产品简介：本产品是由贵金属所构成的高传导介质电路与高热传导系数绝缘材料结合而成的高热传导基板。可又效解决PCB与铝基板低导热的问题。达到有效将高热电子元件所产生的热导出，增加元件稳定度及延长使用寿命。产品特性： ●不需要变更原加工程序 ●优秀机械强度 ●具良好的导热性 ●具耐抗侵蚀 ●具耐抗侵蚀 ●良好表面特性，优异的平面度与平坦度 ●抗热震效果佳 ●低曲翘度 ●高温环境下稳定性佳 ●可加工成各种复杂形状陶瓷（AL2O3）基板与铝基板比较表陶瓷（AL2O3）基板铝基板高传导介378~429W/(m·K）陶瓷（AL2O3）24~51W/(m·K）铜箔390~401W/(m·K）绝缘体0.8~2.2W/(m·K）铝板210~255W/(m·K）直接导热绝缘层阻绝导热陶瓷（AL2O3）基板与其他厂陶瓷（AL2O3）基板比较表陶瓷（AL2O3）基板其他厂陶瓷（AL2O3）基板高传导介质378~429W/(m·K）陶瓷（AL2O3）板24~51W/(m·K）铜箔390~401W/(m·K）陶瓷（AL2O3）板 24~51W/(m·K） 1.2XX°C-350°C电路正常 2.高温加热锡盘450°C40秒电路正常 3.制作过程不需酸洗，无酸的残留 4.电阻率为1.59x10^-8Ω.m 1.2XX°C-350°C电路剥离或被锡溶解 2.高温加热锡盘450°C40秒电路剥离 3.制作过程需酸洗，会由酸性物质残留，会造成线路氧化及剥离

应用： ●LED照明用基板、高功率LED基板 ●PC散热、IC散热基板、LED电视散热基板●半导体及体集成电路的散热基板 ●可替代PCB及铝基板应用实例： ●10W LED球灯经红外线热像测温仪检测 ●点灯时间超过72小时 ●环境温度28.4°C ●内壁温度60°C

浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析

浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析 2007-12-03 11:24:04| 分类：个人日记|举报|字号订阅浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析摘要：阐述了添加剂对A12O3陶瓷的性能影响的原理及机制,综述近年来A12O3陶瓷的添加剂应用研究现状。并详细论述了不同添加剂对A12O3晶粒异向生长及其性能的影响,分析了不同条件下A12O3晶粒的显微结构及其异向生长机理。最后对下一步的研究方向进行了展望。关键词：添加剂氧化铝陶瓷进展 1，引言：在工业日益发展的今天氧化铝陶瓷具有高硬度、耐高温、耐磨、抗氧化、强度良好等特点,已广泛应用于机械、冶金、化工、医疗等各个领域,是应用最广泛的结构陶瓷. 但因韧性差,强度有待提高,而影响了它的使用寿命和更广泛的应用，，然而由于Al2O3 自身阳离子电荷多, 半径小, 离子键强的特点,导致其晶格能较大, 扩散系数低, 烧结温度高. 一般纯氧化铝陶瓷的烧结温度在1 700 ℃以上, 这样高的烧结温度在工业上较难普遍实现, 而且不利于降低成本; 同时结构上也会存在较多的缺陷, 对材料力学性能不利. 为了促进氧化铝陶瓷致密化, 降低烧结温度, 一般在原料里引入添加剂，从而添加剂对其性能的改善也日见重要！. 添加剂通过2 种作用方式促进氧化铝陶瓷的烧结： 1 与氧化铝基体形成固溶体，通过增加氧化铝的晶格畸变，使扩散速率变大，从而促进烧结； 2：添加剂本身或者添加剂与氧化铝基体之间形成液相。氧化铝陶瓷常见种类有：刚玉瓷，高铝瓷，陶瓷刚玉磨料，氧化铝涂层，透明氧化铝陶瓷，多孔陶瓷等等.. .. 氧化铝瓷的常见晶型有a-Al2O3 β-Al2O3 γ-Al2O3等添加剂的引入可使其晶型转变从而提高其化学物理性能。本文将从添加剂使氧化铝陶瓷晶型转变和烧结等方面的改变，进行阐述和分析。

氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷（alumina ceramics）是一种以α- Al2O3为主晶的陶瓷材料。其Al2O3含量一般在75～99.99%之间。通常习惯以配料中Al2O3的含量来分类。Al2O3含量在75%左右的为“75瓷“，含量在85%左右的为“85瓷“，含量在95%左右的为“95瓷“，含量在99%左右的为“99瓷“。工业Al2O3是由铝钒土（Al2O3·3H2O）和硬水铝石制备的，对于纯度要求不高的，一般通过化学方法来制备。电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000～2400C熔融制得，也称人造刚玉。 Al2O3有许多同质异晶体。根据研究报道过的变体有十多种，但主要有三种，即γ- Al2O3，β- Al2O3，α- Al2O3。Al2O3的晶体转化关系如下图，其结构不同，因此其性质也不同，在1300度以上的高温几乎完全转变为α- Al2O3。 γ- Al2O3，属尖晶石型（立方）结构，氧原子形呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。它的密度小。且高温下不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途材料。 β- Al2O3是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物。它的化学组成可以近似地用RO·6 Al2O3和R2O·11 Al2O3来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O指碱金属氧化物），其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]ˉ层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠堆积而成，氧离

子排列成立方密堆积，Na＋完全包含在垂直于C轴的松散堆积平面内，在这个平面内可以很快扩散，呈现离子型导电。 α- Al2O3，属三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，在自然办只存在α- Al2O3，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。α- Al2O3结构最紧密、活性低、高温稳定。它是三种形态中最稳定的晶型，电学性质最好，具有优良的机电性能。 Al2O3中的化学键是离子键，离子键也称“电价键”，它是由金属原子失去外层电子形成正离子，非金属原子取得电子形成负离子，互相结合形成的。离子键是依靠正负离子间静电引力所产生的化学键，它没有方向性也没有饱和性。A Al2O3陶瓷属于氧化物晶体结构，氧化物结构的结合键以离子键为主，它的分子式通常以AmXn 表示。A(或者B)表示与氧结合的正离子，n为离子数，x表示氧离子，n表示它的数量。大多数氧化物中的氧离子半径大于正离子的半径。所以它们的结构是以大直径的氧离子密堆排列的骨架，组成六方或面心立方点阵，小直径的正离子嵌入骨架的间隙处。这种陶瓷材料具有高的硬度和熔点。陶瓷体的相组成中，晶相相对含量波动范围很大，通常特种陶瓷中晶相体相对含量较高。晶相对陶瓷材料性质有很大的影响。表中列出了一般陶瓷到特种陶瓷中的刚玉相(α- Al2O3)含量的变化及表现出的性能差异。