氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷强度
氧化铝陶瓷是一种高性能陶瓷材料，具有优异的力学性能。
以下是关于氧化铝陶瓷强度的参考内容：1.强度定义：强度是指材料在承受外部力作用下抵抗破坏的能力。
强度通常用抗拉强度、抗压强度和抗弯强度来衡量。
2.抗拉强度：氧化铝陶瓷的抗拉强度通常在200到400 MPa之间。
抗拉强度是指材料在拉力作用下抗拒断裂或破坏的能力。
氧化铝陶瓷具有较高的抗拉强度，可以在高温和恶劣的环境下保持其结构完整性。
3.抗压强度：氧化铝陶瓷的抗压强度通常在1000到4000 MPa之间。
抗压强度是指材料在受到压力作用下抵抗破坏的能力。
氧化铝陶瓷具有较高的抗压强度，可以承受较大的压力而不会变形或破裂。
4.抗弯强度：氧化铝陶瓷的抗弯强度通常在300到500 MPa之间。
抗弯强度是指材料在受到弯曲力作用下抵抗破坏的能力。
氧化铝陶瓷具有较高的抗弯强度，可以承受一定程度的弯曲而不会断裂。
5.影响强度的因素：氧化铝陶瓷的强度受到多种因素的影响，包括材料的制备工艺、晶粒尺寸和结构、晶界特性以及杂质含量等。
合理的制备工艺和优化的材料结构可以提高氧化铝陶瓷的强度。
6.强度测试方法：常用的测试方法包括拉伸测试、压缩测试和弯曲测试等。
这些测试方法可以通过施加不同的外力来测量氧化铝陶瓷的强度属性。
7.补强方法：为了提高氧化铝陶瓷的强度，可以采用不同的补强方法，如增加材料的致密性、改善晶界结合和控制晶粒尺寸。
此外，添加适量的碳化硅等复合材料也可以增强氧化铝陶瓷的强度。
总之，氧化铝陶瓷具有较高的抗拉强度、抗压强度和抗弯强度，可以在高温和恶劣环境下保持其结构完整性。
合理的制备工艺和优化的材料结构可以提高氧化铝陶瓷的强度，并可以采用不同的补强方法来增强其强度。
这些特点使得氧化铝陶瓷在航空、化工、医疗和电子等领域中得到广泛应用。
氧化铝陶瓷纯度
氧化铝陶瓷纯度
氧化铝陶瓷具有硬度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘性高和介电损耗低等一系列优异特性，成为了当前生产量最大、应用面最广的先进陶瓷材料，已被广泛应用于冶金、化工、电子及生物医学等多个行业。
人们通常以配料中Al2O3的含量对其进行分类，其中：Al2O3的含量在75%左右的是“75瓷”，因烧结温度较低，所以75瓷的成本较其他氧化铝陶瓷低，但因其性能一般，现已基本不再采用了。
现如今大家都喜欢用纯度高的氧化铝陶瓷最被常用的是“99氧化铝陶瓷”下面钧杰陶瓷小编为大家分享一下氧化铝陶瓷的纯度有哪些。
1、 Al2O3含量在99.9％以上的是“高纯型氧化铝陶瓷”，这种陶瓷的烧结温度高达1650℃以上，并具备透射性，可用于制作钠灯管等器件；也可用于制作集成电路基板、高频绝缘材料等电子工业基础器件
2、Al2O3含量在99%左右的为“99瓷”，99瓷具有耐高温、耐磨、耐腐蚀的优良性能，可用于制作特殊耐火器件、特殊耐磨器件，比如陶瓷轴承、陶瓷炉管、陶瓷坩埚等
3、Al2O3含量在95%左右的为“95瓷”，主要用作耐腐蚀、耐磨部件。
4、Al2O3含量在85%左右的为“85瓷”，在制造85瓷的过程中，常在配料中掺入滑石粉等粉料，以提高陶瓷产品的机械强度与电性能。
85瓷常用于制作电真空装置器件。
氧化铝陶瓷概述
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一、瓷料高温下的挥发 ❖ Al2O3瓷烧成温度较高，99瓷烧成
温度1800℃，95瓷也都在1650℃～ 1700℃，因此配料组分挥发性的高 低直接关系到陶瓷材料的生产和利 用。
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(1)主成分Al2O3高温下挥发性较弱。 (2) 在 99 瓷 中 用 作 抑 制 晶 粒 生 长 ，
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❖ 在电场作用下，Na离子在“尖晶石 基块’’之间的(空旷地带)沿电场方向 自由移动，表现了－Al2O3极显著的离 子电导特性。正因为如此，－Al2O3呈 现出明显的电导损耗和离子松弛损耗。 这样，Al2O3瓷中－Al2O3的存在就导致 了介质损耗角正切值tg的显著提高。
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❖改善措施：
（1）加入粘土（主要成分SiO2）， 生成玻璃相让Na2O进入玻璃相。
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通常是用碱式法生产
的，其中含有少量Na2O杂质。 Na2O 杂 质 的 存 在 ， 与 Al2O3 形 成
－Al2O3化合物，使瓷体的电性能明 显恶化，电阻率降低，tg↑，Na2O 对装置瓷非常有害。
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❖ Na2O加入以后，生成－Al2O3， － Al2O3是一种多铝酸盐，其结构为 Na2O·11Al2O3，是由少数Al—O—Al键把 “尖晶石基块”连接起来的层状结构， －Al2O3中的Na离子就处于“尖晶石基 块”之间由少数 A1—O—A1键支撑起 来的空旷的空间内。
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氧化铝陶瓷基片
电子陶瓷
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2.1 Al2O3瓷的类型和性能 根据Al2O3含量来确定瓷的牌号。
Al2O3含量在99％左右——“99瓷”， 含量在95％和90％左右的依次称为 “95瓷”和“90瓷”等等。
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。
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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。
无机非金属材料——氧化铝陶瓷
其他方面
航空航天方面应用较多的 是Al2O3基纤维， 它具有 高强度、耐高温、抗氧化、 耐腐蚀等多种性能。 Al2O3可以制备成高温耐 热纤维， 用于航天飞机上 的隔热瓦和柔性隔热材料 等。利用Al2O3纤维还可 以用来增强金属基和陶瓷 基复合材料， 大量用于超 音速喷射飞机中的喷管及 火箭发动机中的垫圈。
化工方面
有氧化铝陶瓷化工填料球,氧化铝陶瓷微滤膜,
氧化铝陶瓷耐腐蚀涂层等。
Al2O3陶瓷膜——耐高温、热稳定性好，在高温下仍能 保持其性能不变；高强度，在很大压力梯度操作下 ， 不会被压缩或产生蠕变，机械性能好；化学稳定 性好，能耐强酸强碱溶液、有机溶剂和氯化物腐蚀 ，并且不被微生物降解；可反复使用， 易清洁； 制 备时孔径大小和孔径尺寸分布容易控制。在净化工 业用水、海水淡化、气体分离、催化反应等方面都 具有大量的应用
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类别
氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。 高纯型氧化铝陶瓷是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、铌等金属封
氧化铝陶瓷简述
• 2、原料杂质的影响 • 工业Al2O3中常含有NaO2杂质，会提高介
电损耗。
• 工业Al2O3中还含有SiO2杂质，会与NaO2 形成钠长石，消除NaO2杂质的影响
4、高纯Al2O3粉体制备方法
• A：铵明矾热分解法
• 纯度99.9%以上，烧成品半透明，常制备高压 钠灯灯管。
• B、碳酸铝铵热分解法
• C： 有机铝盐热分解法（sol－gel法）
• 烷基铝和铝醇盐加水分解而制得氢氧化铝， 在进行热分解
• D：水热法、共沉淀法
二、 成型
• 干压法成型、注浆成型、挤压成型、冷等静 压成型、热等静压成型、热压成型、注射成 型、流延成型等等。
• 颗粒紧密接触，可缩短质点在高温下迁移距 离，加速扩散，从而有利于缩短烧成时间， 保证烧结体内无大气孔等缺陷。
• （4）原料的颗粒度及晶格缺陷 • 电熔Al2O3需要更高烧结温度
四、Al2O3陶瓷的加工
• 加工：陶瓷制品经过一种或数种车削、施釉和金 属化的操作。
• 1、研磨（美国willbank和日本Toto公司） • SiC和C料研磨和抛光，尺寸精确，但花费代价大。 • 2、施釉 • 将试样浸入到合适的釉浆中或直接进行喷涂而获
• MgO、SiO2、CaO、高岭土等 • MgO，生成薄层镁铝尖晶石，抑制晶粒长大。0.5－
1%,如原料粒径为1—2μm，陶瓷晶粒尺寸不会大于 15μm
• B、使用易于烧结的粉体
• 通过调整粉料制备工艺，使粉末微细化， 活性高。
• （3）、热压烧结 • 烧结过程中升温同时进行加压，促进物质
的塑性流动。
• 金属粉末
4、烧结过程中的物质传递
• （1）、蒸发和凝聚
• 颗粒曲率半径很小时， 蒸气压发生变化，凸面 上蒸气压增高而凹面上 蒸气压降低。因此，凸 面上物料蒸发后，通过 气相传递，在凹面上 （颈部）凝聚。
氧化铝陶瓷概述
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（1）CaO－Al2O3－SiO2系瓷料 例3.计算该系统瓷料在相应的
无变量点温度下所能形成的最高液 相量。P142
1#配方的化学组成和S/C ：
组分 CaO 组分% 1.8
Al2O3 SiO2 96 2.2
S/C 1.2
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❖
从S／C＝1.2小于2.16，瓷料组成点处
两者结构的主要不同仅在于Na－Al2O3中 “尖晶石基块”之间的Na+，被数量大致少一 半的Ca2+取代。但是CaO引入Al2O3瓷料并不使 烧结瓷体的介电性能恶化，少量CaO的引入反
而使瓷体的tg值有所降低(参阅表4—7数据)。
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❖ Ca－Al2O3和Na－Al2O3对Al2O3瓷 体介电性能的影响截然不同，是由于 Ca2+是二价离子，价键较强，处于“尖 晶石基块”之间的Ca2+把“尖晶石基块” 拉紧，使Ca2+比较牢固地压在“尖晶石 基块”之间， Ca2+失去了可动性，至少 在低温时是如此。
（2）加入粘土生成钠长石。
（3）煅烧。对高铝瓷采用此方式， 可使－Al2O3－Al2O3，在煅烧时加 入 一 定 量 的 硼 酸 与 Na2O 反 应 生 成 硼 酸 钠，是易挥发物质，在煅烧中挥发除 去。
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表4-6列出了Al2O3在Na、Si杂质共存 时，杂质含量对烧结瓷体介质损耗的影 响。
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(4)Al2O3 陶 瓷 的 熔 剂 类 加 入 物 MgO ， CaO ， BaO ， Si02 ， 除 CaO 的 高 温 挥 发 性 较弱，其他几个氧化物的挥发性都较强。 但挥发性较强的氧化物结合成复合氧化 物（3Al2O3 ·2Si02）时，挥发速度和挥 发性有不同程度的降低。
氧化铝陶瓷硬度等级
氧化铝陶瓷硬度等级以氧化铝陶瓷硬度等级为标题，写一篇文章。
氧化铝陶瓷是一种常见的工程陶瓷材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
其中，硬度是氧化铝陶瓷的重要性能指标之一。
根据国际标准，氧化铝陶瓷的硬度等级分为不同级别，下面将对各级别的硬度进行详细介绍。
一、N级氧化铝陶瓷（硬度HV1100-1300）N级氧化铝陶瓷是硬度较低的一种，其硬度在HV1100-1300之间。
这种陶瓷具有较高的韧性和强度，适用于一些对硬度要求不高但需要耐磨性和耐腐蚀性的场合。
例如，在化工行业中，N级氧化铝陶瓷常用于制造耐酸碱介质的阀门、泵体等零部件。
二、S级氧化铝陶瓷（硬度HV1400-1600）S级氧化铝陶瓷的硬度介于HV1400-1600之间，相对于N级氧化铝陶瓷来说，硬度更高一些。
这种陶瓷具有较好的耐磨性和耐高温性能，广泛应用于磨料、切割工具、轴承等领域。
在汽车制造业中，S级氧化铝陶瓷常用于发动机零部件的制造，以提高零部件的耐磨性和耐高温性能。
三、H级氧化铝陶瓷（硬度HV1600-1800）H级氧化铝陶瓷的硬度介于HV1600-1800之间，相对于S级氧化铝陶瓷来说，硬度更高一些。
这种陶瓷具有极高的硬度和优异的耐磨性能，被广泛应用于高速切削、磨削等领域。
在航空航天、兵器制造等高技术领域，H级氧化铝陶瓷常用于制造切削刀具、弹头等部件。
四、R级氧化铝陶瓷（硬度HV2000-2200）R级氧化铝陶瓷是硬度最高的一种，其硬度在HV2000-2200之间。
这种陶瓷具有极高的硬度和优异的耐磨性能，同时还具有良好的耐高温性能。
R级氧化铝陶瓷被广泛应用于高速切削、磨削、研磨等领域。
在航空航天、兵器制造等高技术领域，R级氧化铝陶瓷常用于制造切削刀具、研磨材料等部件。
氧化铝陶瓷的硬度等级分为N级、S级、H级和R级，随着硬度的提高，氧化铝陶瓷的耐磨性和耐高温性能也相应增强。
不同硬度等级的氧化铝陶瓷在不同领域有着广泛的应用，满足了各种工程陶瓷材料的需求。
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耐高温，化学稳定性:
Al2O3结构陶瓷的用途
密封性
水泵机械密封 水暖阀芯 气动元件 化工设备 太阳能热水器
Al203陶瓷汽车刹车盘，减重60％
成品展
Al203陶瓷汽车活塞
Al203陶瓷纺织配件导丝器
氧化铝刀具
在切削时表现 为摩擦系数低、切 削力小、不易产生 积屑瘤和粘结磨损， 因此加工件容易得 到很高的光洁面。
Al2O3结构陶瓷的性质
强度高于粘土类陶瓷，硬度很高，有很好的 耐磨性。 耐高温，可在1600度高温下长期使用。 耐蚀性很强。 良好的电绝缘性能，在高温下的电绝缘性能 尤为突出，每毫米厚度可耐电压8000V以上。 韧性低，抗热震性差，不能承受温度的急剧 变化。（缺点）
结构材料的性质对比
Al2O3结构陶瓷的生产工艺流程 原料配料→研磨加工→制浆、制泥→成 型→干燥→制粉→热压烧结→烧成→检 选（冷加工）→包装入库→出厂
原料来源
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。
性能 密 度 （ g/ c m ） 弹 性 模 量 （ G P a） 抗 拉 强 度 （ M P a） 抗 弯 强 度 (M P a) 断 裂 功 （ J/ m ）
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矿物聚合材料 2 .2 - 2 .7 50 30-190 40-210 50-1500
普通水泥 2 .3 20 1 .6 - 3 .3 5-10 20
实际应用
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。 机械方面:耐磨氧化铝陶瓷衬砖、衬板、衬片，氧化铝陶瓷钉，陶 瓷密封件，氧化铝陶瓷切削刀具，氧化铝陶瓷柱塞等。 电子、电力方面:各种氧化铝陶瓷底板、基片、陶瓷膜、高压钠灯 透明氧化铝陶瓷以及各种氧化铝陶瓷电绝缘瓷件等。 化工方面。氧化铝陶瓷化工填料球，氧化铝陶瓷微滤膜，氧化铝陶 瓷耐腐蚀涂层等。 医学方面。氧化铝陶瓷人工骨，羟基磷灰石涂层多晶氧化铝陶瓷人 工牙齿、人工关节等。
Al2O3 结构陶瓷
Al2O3结构陶瓷概念和分类
定义：以-Al2O3为主晶相的结构陶瓷
Al2O3 含量= 75.0~99.9%
分类：依据配料中Al2O3含量 75瓷，85瓷，95瓷，99瓷
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”。
发展趋势
氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一 种材料，伴随着整个行业的发展呈现以下发展 趋势： （１）技术装备水平将快速提高 （２）产品质量水平不断提高 （ 3 ）产业规模将迅速扩大
Hale Waihona Puke 结束实际应用
材料生产方面:球磨机用氧化铝陶瓷衬砖、 微晶耐磨氧化铝球石，氧化铝陶瓷辊棒、 氧化铝陶瓷保护管及各种氧化铝质、氧 化铝结合其他材质耐火材料。 其他方面:航空航天、珠宝加工、涂料、 油漆、化妆品、食品、制药等行业。
Al2O3结构陶瓷的用途
高强度，高硬度:
磨料磨具 纺织瓷件 刀具等 催化剂载体 航空及磁流体发电材料 汽车活塞
玻璃 2 .5 70 60 70 10
陶瓷 3 .0 200 100 150-200 300
铝合金 2 .7 70 30 150-400 10000
密度v （g/cm3） ： 3.99 抗弯强度（MPa）： 385 抗拉强度（MPa， 1000℃ ）： 245 弹性模量（GPa）： >300
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微米以下 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 此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加1～2%的 润滑剂，如硬脂酸，及粘结剂PVA
工业氧化铝一般是以含铝量高的天然矿物铝土矿 电熔刚玉是以工业氧化铝或富含铝的原料在电弧炉中
熔融,缓慢冷却使晶体析晶出来
成形方法
氧化铝陶瓷制品成型方法常采用的有： 干压、注浆、挤出、等静压（干法、湿 法）、注凝、流延、热压铸、离心注浆 等。不同的产品，因其形状、尺寸、造 型复杂与精度各异，需要采用合理的成 型方法。