氧化铝陶瓷的制备与应用
【精品文章】高纯氧化铝陶瓷的制备及应用简介

高纯氧化铝陶瓷的制备及应用简介
高纯氧化铝陶瓷是以高纯超细氧化铝粉体(晶相主要为α-Al2O3)为主要原料组成的重要陶瓷材料。
高纯氧化铝陶瓷因具有机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能而受到人们的广泛关注。
1.高纯氧化铝陶瓷的制备
高纯氧化铝陶瓷的制备对原始粉体的要求较高,一般是以纯度>99.99%晶相为α相的氧化铝粉为主要原料。
高纯超细氧化铝粉体的特征决定了最终制备高纯氧化铝陶瓷的性能。
在高纯氧化铝粉体的制备过程中,要求粉体的纯度高,颗粒尺寸小且分布均匀,粉体活性高,并且团聚程度低。
这样可在相对较低的温度下制得高纯氧化铝陶瓷。
因此,为制备高纯氧化铝陶瓷,首先要制备出高纯氧化铝粉体。
(一)高纯氧化铝粉体的制备
目前,高纯超细氧化铝粉体主要有改良拜耳法、氢氧化铝热分解法、沉淀法、活性高纯铝水解法等制备方法。
a.改良拜耳法
拜耳法是工业上常用的制备氧化铝粉体的方法。
利用该方法制备氧化铝的过程中,由于原料铝酸钠中含有大量的Si、Fe、K、Ti等杂质,使得制备的氧化铝粉体纯度有所降低。
在传统制备工艺的基础上,对铝酸钠及结晶后的氧化铝进行脱杂处理,制备了纯度相对较高的氧化铝粉体,这种方法即为改良拜耳法。
该方法所用的原料主要为铝酸钠,来源广泛,整个过程中不会产生污染。
但是由于其制备工艺相对复杂,导致氧化铝生产效率低,从而限制了。
氧化铝陶瓷粉

氧化铝陶瓷粉氧化铝陶瓷粉是一种常见的陶瓷材料,具有广泛的应用领域。
本文将从氧化铝陶瓷粉的制备、特性以及应用等方面进行介绍。
一、制备氧化铝陶瓷粉的制备方法多种多样,常见的有溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法等。
其中,溶胶-凝胶法是较为常用的制备方法之一。
该方法首先将铝盐溶解在适当的溶剂中,然后通过加入适量的酸、碱等调节PH值,使溶液发生凝胶化反应,得到氧化铝凝胶。
接着,将凝胶进行干燥和煅烧处理,最终得到氧化铝陶瓷粉。
二、特性氧化铝陶瓷粉具有许多优良特性,使其在各个领域得到广泛应用。
1.高温稳定性:氧化铝陶瓷粉在高温下具有良好的稳定性,能够承受高温环境下的热震和热应力。
2.优良的绝缘性能:氧化铝陶瓷粉具有良好的绝缘性能,能够有效阻止电流的传导,广泛应用于电子元件、绝缘体等领域。
3.高硬度:氧化铝陶瓷粉具有较高的硬度,能够抵抗外界的磨损和冲击,因此在磨料、切割工具等方面有着广泛应用。
4.良好的耐腐蚀性:氧化铝陶瓷粉能够耐受酸碱等腐蚀介质的侵蚀,使其在化工、石油等领域得到广泛应用。
三、应用氧化铝陶瓷粉在众多领域有着广泛的应用。
1.电子领域:氧化铝陶瓷粉常用于制造电子陶瓷基板、绝缘子、介质等元件,具有良好的绝缘性能和热导率,能够满足电子产品对高温、高频、高压等要求。
2.机械领域:氧化铝陶瓷粉常用于制造高硬度的磨料、切割工具、轴承等零部件,能够提高机械设备的耐磨性和使用寿命。
3.化工领域:氧化铝陶瓷粉在化工领域常用于制造反应器、催化剂等设备,具有优良的耐腐蚀性和耐高温性能。
4.医疗领域:氧化铝陶瓷粉在医疗领域常用于制造人工关节、牙科修复材料等医疗器械,具有良好的生物相容性和耐磨性。
氧化铝陶瓷粉是一种具有广泛应用的陶瓷材料。
通过不同的制备方法可以得到具有不同特性的氧化铝陶瓷粉,满足各个领域对材料性能的需求。
随着科技的不断发展,氧化铝陶瓷粉在更多领域将发挥更重要的作用。
氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷摘要:本文介绍了氧化铝陶瓷的结构、制备、性能及用途。
关键字:氧化铝陶瓷、Al2O3正文:一、氧化物陶瓷简介按照传统的分类方法,陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷(精细陶瓷),这两类陶瓷间没有严格的界限,有的陶瓷品种可以一种多用。
工业Al2O3,是由铝矾土(Al2O·3H20)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法来制备。
电熔刚玉即是用上述原料加碳在电弧炉内于2000—2400℃熔融而制得,也称人造刚玉。
Al2O3有许多同质异晶体,目前已知的有10多种,主要有3种晶型,即Al2O3 、Al2O3 、Al2O3 。
其结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为Al2O3。
Al2O3属尖晶石型(立方)结构,氧原子呈立方密堆积,铝原子填充在间隙中,在高温下不稳定,力学性能、电学性能差,在自然界中不存在。
由于结构疏松,因此,也可用它来制造某些特殊用途的多孔材料。
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指碱上金属氧化物,R2O指碱金属氧化物),其结构由碱金属或碱土金属离子如[NaO]-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,呈现离子型导电现象。
Al2O3属三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,在自然界只存在Al2O3,如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等矿物。
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,电学性能最好,具有良好的机械和电学性能,一般氧化铝陶瓷都由Al2O3来制取。
二、氧化铝陶瓷的制造工艺氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主晶相的陶瓷材料,其氧化铝含量一般在75%~99%之间。
习惯上以配料中氧化铝的含量进行分类,氧化铝含量在75%左右的为"75瓷”,含量在99%的为“99瓷”等。
高铝瓷

氧化铝陶瓷的制备及其应用摘要:以Al2O3--SiO2为主要成分,同时含有一定量的Ba、Ca、Zr、Mg等矿化剂的氧化物陶瓷属于高铝瓷。
其中Al2O3的含量应在45%---99%。
本文简要介绍氧化铝陶瓷的制备及其应用。
关键词:氧化铝陶瓷正文(制备,表征,应用)氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料。
氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
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。
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。
其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
氧化铝陶瓷制备1粉体制备将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。
粉体粒度在1μm 以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。
采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合,以利于成型操作。
采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。
若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。
氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用

氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用一、氧化铝陶瓷简介氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主要成分的陶瓷材料,其制备工艺主要包括烧结、热压、反应烧结等。
氧化铝陶瓷具有高强度、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等优异性能,因此在航空航天、机械、电子、化工等领域得到了广泛应用。
二、氧化铝陶瓷在航空航天领域的应用现状1.发动机部件:氧化铝陶瓷可以用于制造发动机部件,如喷嘴、燃烧室衬板等,可以提高发动机的效率和工作寿命。
2.飞机结构件:由于氧化铝陶瓷具有高强度和抗腐蚀性能,可以用于制造飞机结构件,如机翼、机身等。
3.导航部件:氧化铝陶瓷具有良好的微波传输特性,可以用于制造卫星导航系统的微波部件。
4.其他:除了以上应用外,氧化铝陶瓷还用于制造其他航空航天设备,如天线罩、敏感器外壳等。
三、氧化铝陶瓷在航空航天领域的发展趋势1.高性能化:随着航空航天技术的不断发展,对氧化铝陶瓷的性能要求也越来越高。
未来,需要研发具有更高性能的氧化铝陶瓷材料,以满足更严格的服役环境要求。
2.复合化:复合化是未来陶瓷材料的重要发展方向之一。
通过将氧化铝陶瓷与其他材料复合,可以充分发挥各自的优点,获得具有优异性能的复合材料。
3.智能化:随着智能化技术的发展,未来的航空航天设备将更加智能化。
因此,需要研发具有智能化功能的氧化铝陶瓷材料,以满足智能设备的特殊要求。
4.环保化:随着环保意识的不断增强,未来需要研发具有环保性能的氧化铝陶瓷材料,减少对环境的负面影响。
四、氧化铝陶瓷在航空航天领域的技术挑战1.加工难度高:由于氧化铝陶瓷的硬度和脆性较大,加工难度较高,需要进行精细加工和制备。
2.制造成本高:目前,氧化铝陶瓷的制造成本较高,限制了其在航空航天领域的大规模应用。
需要进一步降低制造成本,提高性价比。
3.可靠性问题:由于氧化铝陶瓷材料的可靠性问题,如疲劳、断裂等,需要进行充分的研究和验证,以确保其在航空航天领域的安全应用。
4.智能化技术挑战:由于智能化技术的发展需要与材料科学、信息科学等多学科交叉融合,因此需要加强跨学科合作和技术创新。
氧化铝陶瓷材料

氧化铝陶瓷材料氧化铝陶瓷材料是一种重要的结构陶瓷材料,具有优异的绝缘性能、高温稳定性和化学稳定性,被广泛应用于电子、航空航天、机械制造等领域。
本文将对氧化铝陶瓷材料的特性、制备工艺和应用进行介绍。
首先,氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性。
它的熔点高达2050℃,能够在高温下保持稳定的物理和化学性质,因此在高温环境下具有良好的表现。
其次,氧化铝陶瓷材料具有优异的绝缘性能。
它的绝缘电阻率高,介电常数低,能够有效隔离电子设备中的电子,保证设备的正常运行。
此外,氧化铝陶瓷材料还具有良好的化学稳定性,能够抵抗酸、碱等化学腐蚀,保证其在恶劣环境下的稳定性。
在制备工艺方面,氧化铝陶瓷材料通常采用粉末冶金工艺。
首先,将氧化铝粉末与其他添加剂混合,并进行成型,然后经过烧结、热处理等工艺,最终得到具有一定形状和性能的氧化铝陶瓷制品。
在制备过程中,需要控制烧结温度、时间和气氛,以及添加剂的种类和比例,以确保最终产品具有良好的性能。
氧化铝陶瓷材料在电子、航空航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
在电子领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造电子陶瓷电容器、绝缘基板等元器件,其优异的绝缘性能和化学稳定性能够有效保护电子设备。
在航空航天领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造发动机零部件、航天器隔热材料等,其高温稳定性能能够满足极端环境下的使用要求。
在机械制造领域,氧化铝陶瓷材料常用于制造刀具、轴承等零部件,其硬度高、耐磨性好,能够有效提高零部件的使用寿命。
总之,氧化铝陶瓷材料具有高温稳定性、优异的绝缘性能和化学稳定性,制备工艺成熟,应用广泛。
它在电子、航空航天、机械制造等领域有着重要的地位,对于推动相关产业的发展具有重要意义。
希望本文的介绍能够对氧化铝陶瓷材料的认识有所帮助,促进其更广泛的应用和发展。
氧化铝陶瓷

Al2O3 陶瓷在真空电子器件中的应用,还有一些其他特点 ,例如: (1) 温度在1500~1600 ℃, 真空度在10 - 7 ~10 - 8 Pa 时,Al2O3 陶瓷蒸气 压低,放气量少。 (2) 在800~1000 ℃温度范围内,对空气、氦、氩、氧、氮等透气率很低。 (3) 在超高频(109~1011 Hz) 和500~700 ℃温度范围内,其介质损耗极小。 (4) 在直流高压和宽脉冲交流电压下,对各种介质(包括真空、空气和液体 电介质) 有较高的介电强度。 (5) 易于金属化并形成牢固致密的陶瓷-金属接合。 (6) 有良好的抗辐射性能。
络合物一凝胶法
近年来也有较多采用络合物一凝胶法,即用铝的无机盐和有机络合剂制备 出金属络合物溶胶,再陈化得凝胶,碾碎、煅烧得稳定氧化铝细粉。利用这 种方法分别得到14nm 和10nm 的球形氧化铝粒子,并且无明显团聚现象。 在Al (NO3) 3 溶液中加入丙烯酰胺单体、N ,N′- 亚甲基丙烯酰胺网络剂, 在80 ℃聚合获得凝胶,经过干燥、煅烧得10nm的α- Al2O3 粉体。该方法 是在室温附近的湿化学反应,其优点是能用分子水平设计来控制材料的均 匀性及粒度,得到高纯超细材料,缺点是原料价格高,有机溶剂有毒性,以及 在高于1200 ℃处理粒子会快速凝聚。通过调节工艺条件, 可制备出粒径 小、分布窄的纳米级Al2O3 ,并会因条件不同得到不同产物AlO(OH)非晶 体及晶体粉末或透明的溶胶。在制备工艺中,加入羟丙基纤维素等具有不 同亲水疏水能力的分散剂能有效地破坏羟桥网络结合,可使凝胶粒子表面 改性,达到乳化溶液和分散胶粒的目的,从而避免凝胶粒子团聚。
氧化铝的应用
随着科学技术的发展及制造技术的提高,氧化 铝陶瓷在现代工业和现代科学技术领域中得 到越来越广泛的应用。
氧化铝陶瓷制备工艺

氧化铝陶瓷制备工艺
氧化铝陶瓷是一种高温、高硬度、高抗腐蚀性的陶瓷材料,被广泛应
用于各种工业领域。
下面将介绍三种常见的氧化铝陶瓷制备工艺。
一、干压成型法
干压成型法是制备氧化铝陶瓷的常见方法。
首先将原材料经过混合、
研磨后,再通过干压成型机将粉末压制成型。
然后经过高温烧结处理,最终得到氧化铝陶瓷。
这种方法制备的氧化铝陶瓷密度高、硬度大,但成本较高,且容易产
生裂纹或变形。
二、注塑成型法
注塑成型法又称压注成型法,是利用注塑机将氧化铝陶瓷粉末加入到
塑料中,经过热加工成型后,再进行高温烧结。
这种方法可以制备较复杂的形状,且制备过程中不易产生裂缝。
但注
塑机的使用成本较高,且在加入塑料的过程中可能会造成杂质的混入。
三、凝胶成型法
凝胶成型法是一种利用化学液相反应制备氧化铝陶瓷的方法。
首先制
备氧化铝溶胶,然后在模具中定型,经过高温烧结后,得到氧化铝陶瓷。
这种方法制备的氧化铝陶瓷密度大、纯度高,且具有优异的机械
性能和抗腐蚀性能。
但制备过程较长,且设备成本较高。
综上所述,氧化铝陶瓷的制备工艺有多种方法,每种方法都有其优缺
点。
选择合适的制备方法,能够提高氧化铝陶瓷的质量和性能,满足不同领域的需求。
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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:********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。
3. 重量轻其密度为3.5g/cm3,仅为钢铁的一半,可大大减轻设备负荷。
氧化铝制品的成型方法可采用一般的成型方法,如干压法、注浆法、浇注法、挤压法、扎膜法等。
近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。
不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于4∶1的物件。
成型方法有单轴向或双向。
压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。
压机最大压力为200Mpa。
产量每分钟可达15~50件。
由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。
而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。
因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对磨模具充填非常重要。
充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。
粉体颗粒以大于60μm、介于60~200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。
注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。
由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。
注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。
通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。
由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。
空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。
为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。
氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。
此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。
【2】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。
【3】氧化铝陶瓷具有很好的耐化学腐蚀性和熔融金属性。
它的耐热性,具有热膨胀系数小,机械强度大,热传导率好的特点,在硬度上也与刚玉相同,耐磨性与超硬的合金相匹敌。
氧化铝陶瓷在用途上可以是生物陶瓷,耐磨材料如耐磨陶瓷球及棒,机械零件如密封环阀门零件,高温器件如高温液体输送管,电子器件如高压开关的管壳绝缘材料等等的用途。
陶瓷的许多性质明显地取决于气孔的数量、大小及分布。
陶瓷中气孔分为开门气孔和闭口气孔。
在坯料烧结前大都是开口气孔,烧结后开口气孔减少、消失或转变为闭口气孔。
开口气孔使陶瓷的气密性下降、化学腐蚀性增加。
气孔使陶瓷材料的导热率下降、介电损耗增大、抗电击穿强度降低。
气孔还可以使光线散射而降低陶瓷的透明度。
气孔又是应力集中的地方,在受到外界载荷作用时可能直接成为裂纹,使陶瓷材料的强度性能明显下降。
在氢气氛下烧结时,由于氢原子半径很小,易于扩散并有利于闭口气孔的消除。
在氧化铝中添加0.25 的氧化镁,于氢气氛下烧结可得到近于理论密度的烧结体。
玻璃相在Al2O3陶瓷坯中起了黏结作用,它把分散的晶相黏结在一起.可填充陶瓷中的气孔空隙,使陶瓷材料致密。
玻璃相还能抑制晶体的长大,防止晶体的晶型在温度变化时产生转变。
玻璃相在陶瓷中也存在负面影响。
它的力学性能比晶相要低,而且热稳定性也差,在较低的温度下便会开始软化。
玻璃相结构较疏松,常会在结构的空隙中充填一些金属离子。
这样,在电场作用下,很容易产生极化,使陶瓷材料绝缘性能下降,介电损耗增加。
氧化铝陶瓷的微观结构决定了它必将具有一系列的优点,比如:氧化铝陶瓷材料具有优良的绝缘性,高频损耗小,高频绝缘性好的特点;氧化铝陶瓷不燃、不锈,坚固不易损坏,有着其它有机材料和金属材料不可比拟的优良性质。
氧化铝陶瓷耐磨性,其硬度与刚玉相同,达到莫氏硬度九级,耐磨性与超硬合金相匹敌。
氧化铝陶瓷的耐热性,具有热膨胀系数小,机械强度大,热传导率好等特点。
氧化铝陶瓷具有耐化学腐蚀性和熔融金属性等特点。
【4】基于以上的种种优点,氧化铝陶瓷被广泛应用于各个领域。
在电子工业中的应用(1)多芯片式封装用陶瓷多层基板:十年来已成功地用于计算机半导体芯片的封装,不仅使计算机的性能提高了十多倍,而价格也大幅度连续下降。
这是由于实现了高密度封装,缩短了芯片本身的信号传输时间。
封装用的氧化铝陶瓷多层基板的制造方法有厚膜印刷法、生坯叠片法、生坯印刷法、厚薄膜混合法等四种。
(2)高压钠灯发光管:由多晶不透明的氧化铝所形成的氧化铝透明体,应用于高压钠灯发光管,照明效率为水银灯的两倍,从而开拓了提高照明效率的新途径。
透明氧化铝精细陶瓷不仅能透光,而且具有耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度、介质损耗小等性能,是一种优良的光学陶瓷,还可作微波炉窗等。
(3)氧化铝陶瓷传感器:用氧化铝陶瓷的晶粒、晶界、气孔等结构特征和特性作敏感元件,用于高温和含腐蚀性气体的环境中,使检测、控制的信息准确而迅速。
从应用的类型看,有温度、气体、温度等传感器。
目前需急待解决的问题是互换性、选择性,从单个传感器发展到复合传感器和多功能传感器。
耐热结构材料随着航天技术的发展,氧化铝纤维、晶须及复合材料,是引人注目的高性能防热、绝热材料之一。
(1)航天飞机的热防护系统:航天飞机在返回与再入过程中,对热防护系统提出了更高的要求。
美国洛克希德导弹宇航公司认为,氧化铝纤维是最有希望的材料之一。
由氧化铝纤维构成的复合材料已用作导弹头锥、喷管,航天飞机头部和机翼前缘,并在民航飞机刹车材料中得到应用。
(2)新的高温陶瓷纤维:最新发展了一种氧化铝--氧化锆陶瓷纤维,使材料的强度和韧性得到提高。
拉伸强度超过2100Mpa,在1400℃空气中暴露100小时后,在室温仍保持1400Mpa的拉伸强度。
这种复合材料可用于火箭发动机喷管的喉部衬垫、尾部喷管的绝热材料。