影响氧化铝陶瓷烧结的因素分析[1]
MgO助剂对Al2O3陶瓷烧结的增强机制研究
MgO助剂对Al2O3陶瓷烧结的增强机制研究作者：薄睿恬姜宏伟郑友进来源：《佛山陶瓷》2017年第05期摘要：通过添加一定比例的MgO作为烧结助剂，研究常压条件下MgO对Al2O3晶粒烧结过程的变化情况。
本研究工作主要通过两组MgO比例及关键温度点的时间控制实验，来考察Al2O3晶粒的烧结状况。
对样品进行了体积密度、硬度、表面形貌和晶体结构测试。
实验表明，0.8wt% MgO助剂和关键点温度的保持，使MgO助剂烧结生成物MgAlO4在起到钉扎作用的同时，可以填充Al2O3晶粒形成的空隙，MgAlO4小晶粒的钉扎和填充，共同成为Al2O3陶瓷的增强机制。
关健词：Al2O3陶瓷；晶粒控制；空隙填充1 引言氧化铝陶瓷是一种极为常用的陶瓷材料，具有优良的绝缘、透光、耐高温、耐磨、耐腐蚀性能。
一般采用放电等离子烧结、热压烧结、超高压烧结、微波烧结、等离子束熔融法等方法制备，通过这些各有特点的方法，得到了具有各方面优异性能的氧化铝陶瓷，满足了人们对氧化铝性能的需求。
随着技术的发展，氧化铝陶瓷作为重要的功能陶瓷材料，微观结构的样式决定着制品性能的实现程度，因此，通过不同的工艺手段改变其结构样式，是新型氧化铝陶瓷材料的重要研究内容。
Elena A. T等[1]采用5 μm的MgO-Al2O3基复合微粉，并添加了纳米级Ce、Zr粉，通过3种温升曲线，研究了MgO-Al2O3的烧结工艺。
张志林等[2]以MgO-Al2O3为烧结助剂，对微晶Al2O3陶瓷进行了研究。
刘兵等[3]研究了加入Y2O3和Pr6O11混合纳米粉，对Al2O3陶瓷微观组织结构的影响。
夏清等[4]研究了MgO-CaO-Si2O等助剂对95瓷的烧结影响。
单萌等[5]研究了添加微量MgO助剂的亚微米晶氧化铝。
孙阳等[6]研究了MgO烧结助剂对氧化铝多孔陶瓷结构和性能的影响。
可以看出，对于氧化铝陶瓷提升性能的研究，基本是通过添加助剂提高液相动力、通过助剂或中间相提供障碍阻止氧化铝晶粒长大这样的技术途径来实现的。
烧结的问题和解答
烧结的问题和解答第九章烧结1、解释下列名词（1）烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。
烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程，烧成包括多种物理变化和化学变化。
烧成的含义包括的范围广，烧结只是烧成过程中的一个重要部分。
（2）晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
（3）固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结：有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结；（2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结；（3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结；（4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结；（5）外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差，压力差，空位差。
4、说明影响烧结的因素？答：（1）粉末的粒度。
细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速；（2）外加剂的作用。
在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。
（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。
（4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。
（6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因。
氧化铝陶瓷
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。
氧化锆粉+氧化铝粉的陶瓷烧结温度
氧化锆粉和氧化铝粉是目前制备高性能陶瓷材料中常用的原料，它们具有优良的耐高温、耐腐蚀和机械强度等特性，因此在航空航天、能源、化工等领域有着广泛的应用。
而通过烧结工艺将氧化锆粉和氧化铝粉制成的陶瓷制品，其烧结温度是影响陶瓷制品性能的重要因素之一。
在陶瓷烧结过程中，氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度不仅决定了陶瓷制品的致密度、强度和晶粒尺寸等性能，还直接影响了烧结工艺的成本和效率。
科研工作者和生产厂家一直致力于寻找最佳的氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度，以满足不同工作条件下的需求。
在实际生产中，氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度是根据具体的配方和烧结工艺来确定的，下面我们将结合实验数据，深入探讨氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度。
1. 影响氧化锆粉和氧化铝粉烧结温度的因素在烧结工艺中，氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度受到多种因素的影响。
其中主要包括原料的性质、压制工艺、烧结气氛和烧结时间等因素。
1.1 原料的性质氧化锆粉和氧化铝粉的颗粒大小、形状、晶型和纯度等性质会直接影响其烧结温度。
一般来说，颗粒尺寸较小、形状较规则的氧化锆粉和氧化铝粉在烧结过程中更容易形成致密的结构，从而降低烧结温度。
1.2 压制工艺在烧结工艺中，通过改变氧化锆粉和氧化铝粉的压制工艺，可以调整烧结温度。
一般而言，采用高压制度工艺，如等静压烧结和冷等静压烧结，可以降低烧结温度。
1.3 烧结气氛选择合适的烧结气氛也对氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度有着重要影响。
在还原气氛下进行烧结，可以降低烧结温度，促进烧结过程中氧化物的还原反应，形成致密的结构。
1.4 烧结时间烧结时间对烧结温度也有一定影响。
一般情况下，延长烧结时间可以降低烧结温度，使氧化锆粉和氧化铝粉更充分地发生烧结反应，提高陶瓷制品的致密度和强度。
2. 实验数据分析针对氧化锆粉和氧化铝粉的不同性质和烧结工艺条件，我们进行了大量的实验研究，得到了丰富的实验数据。
通过对这些数据的分析，我们可以将氧化锆粉和氧化铝粉的烧结温度进行初步归纳。
氧化铝陶瓷烧结动力学
如图2所示，假定颗粒是圆的，温度升高，颗粒界面相互融合，形成勃颈并不断扩大，颗粒径距缩短，气孔变小并逐渐排除，晶粒长大，体积收缩，最后形成致密体。从以上的分析可以看出，固相反应的关键是迁移，提高质点的迁移速度和效率，就能有效地促进烧结和致密过程；反之，就起阻碍作用。
3.2
3.2.1
氧化铝陶瓷烧结动力学
学号：************姓名：赵现堂
1.
氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。因为其三大优越的性能：第一，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；第二，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。根据某公司跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上；第三，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。所以，在现代社会氧化铝陶瓷的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。氧化铝陶瓷由于强度高、耐高温、绝缘性好、耐腐蚀,其中氧化铝陶瓷以其优良的特性如耐酸碱性、耐磨性、耐电性、机械强度高等,在工业化生产中得到了广泛的应用。
深入研究氧化铝陶瓷的生产技术及其发展,服务于生产和社会需要就显得相当重要。在氧化的。坯体烧结后,制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。因此,深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术及影响因素，合理选择理想的烧结制度确保产品的性能、分析烧结机理、研究添加剂工作机理等对氧化铝陶瓷生产极有帮助，为氧化铝陶瓷的更广泛应用提供理论依据。
2
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。
影响氧化铝陶瓷烧结的因素分析
19影响氧化铝陶瓷烧结的因素分析刘国祥(214221江苏省陶瓷研究所7401314)摘要阐述了氧化铝陶瓷的烧结机理,分析了烧成气氛、物料分散度及添加熔剂等因素对氧化铝制品烧结程度的影响,总结出理想的升温制度、保温时间、绘制烧成曲线。
关键词氧化铝陶瓷烧结机理影响因素烧成制度1前言进入“九五”以来,工业特种陶瓷得到了迅猛发展。
其中氧化铝陶瓷以其优良的特性如耐酸碱性、耐磨性、耐电性、机械强度高等,在工业化生产中得到了广泛的应用。
因此,深入研究氧化铝陶瓷的生产技术及其发展,服务于生产和社会需要就显得相当重要。
在氧化铝陶瓷的生产过程中,无论是原料制备、成型、烧结还是冷加工,每个环节都是不容忽视的。
坯体烧结后,制品的显微结构及其内在性能发生了根本的改变,很难通过其它办法进行补救。
因此,深入研究氧化铝陶瓷的烧结技术,合理选择理想的烧结制度确保产品的性能,对氧化铝陶瓷生产极有帮助。
2烧结机理烧结是指坯体由低温到高温发生一系列的物理化学反应,从而得到致密的、坚硬的制品的过程。
其中物理化学变化包含坯体中残余的拌料水分的排溢、物料中化合物结合水和有机物的分解排除、Al2O3同质异晶的晶型转变以及固态物质颗粒间直接进行反应———固相反应等。
固相反应在氧化铝陶瓷烧结中占有极为重要的位置,它实质上是通过物质质点的迁移扩散作用而进行的,随着温度的升高,晶体的热缺陷不断增加,质点迁移扩散由内扩散形式到外扩散,并更加充分,从而发生反应,产生新的物质(见图1)。
如图1所示,假定颗粒是圆的,温度升高,颗粒界面相互融合,形成勃颈并不断扩大,颗粒径距缩短,气孔变小并逐渐排除,晶粒长大,体积收缩,最后形成致密体。
从以上的分析可以看出,固相反应的关键是迁移,提高质点的迁移速度和效率,就能有效地促进烧结和致密过程;反之,就起阻碍作用。
3影响烧结性能的因素影响氧化铝陶瓷烧结程度的因素较多,主要表现为以下几点:3.1晶体的结构化学键强的化合物(晶体)具有较高的晶格能量,晶格结构牢固:即使在较高温度下,质点的振动迁移也较弱。
烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响
烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响摘要：透明氧化铝陶瓷作为一种具有优异特性的无机材料，广泛应用于光学、电子、化工等领域。
烧结工艺是制备透明氧化铝陶瓷的关键步骤之一，直接影响其性能。
本文以透明氧化铝陶瓷为研究对象，探讨了烧结工艺对其性能的影响，并分析了烧结温度、烧结时间、添加剂等因素对透明氧化铝陶瓷的影响机制。
通过实验研究和数据分析，得出了烧结工艺优化的建议和结论，为提高透明氧化铝陶瓷的性能提供了理论和实践依据。
关键词：透明氧化铝陶瓷；烧结工艺；性能；烧结温度；烧结时间引言透明氧化铝陶瓷的研究背景可以追溯到对透明陶瓷的需求和发展。
传统的陶瓷材料具有较好的机械性能和化学稳定性，但在透明度方面存在一定的局限性。
因此，人们开始寻求开发具有透明性能的陶瓷材料，以满足光学、电子和其他领域的高级应用。
当前，透明氧化铝陶瓷的研究主要集中在材料合成改进、工艺优化、性能提升和创新应用开发等方面。
通过不断的研究和探索，透明氧化铝陶瓷有望在更广泛的领域中发挥重要作用，并为相关技术和产业的发展做出贡献。
1.烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响1.1烧结温度对透明氧化铝陶瓷性能的影响随着烧结温度的升高，透明氧化铝陶瓷的晶粒尺寸增大，并且结晶度也提高。
较高的烧结温度可以促进晶粒长大与结晶度的增加，从而改善陶瓷的光学和机械性能。
烧结温度对透明氧化铝陶瓷的致密度具有显著影响。
一般来说，较高的烧结温度有利于颗粒间的熔合和结合力的增强，从而提高陶瓷的密度和致密度。
这将直接影响到材料的透明度和强度。
透明氧化铝陶瓷的透明度主要受烧结温度和晶粒尺寸的影响。
较高的烧结温度可以促进晶粒长大和晶界的消失，从而提高陶瓷的透明度。
然而，温度过高可能导致晶粒长大过快，引起不均匀的尺寸分布，从而降低透明度。
烧结温度的选择对透明氧化铝陶瓷的机械性能也具有重要影响。
合适的烧结温度可以提高材料的硬度、强度和韧性，从而增加陶瓷的抗磨损性能和耐用性。
1.2烧结时间对透明氧化铝陶瓷性能的影响较长的烧结时间有利于晶粒的生长和结晶度的提高。
氧化铝陶瓷分析解析
耐磨陶瓷主要技术指标
项目
指标
氧化铝陶瓷含量 ≥92%
密度
≥3.6 g/cm3
洛氏硬度
≥80 HRA
抗压强度
≥850 Mpa
断裂韧性
≥4.8MPa·m1/2
抗弯强度
≥290MPa
导热系数
20W/m.K
热膨胀系数
7.2×10-6m/m.K
Sintering of nanopowders
Initially the dried powders were presintered at 600 ℃ to remove the organic and other residues present in the material and then ground into fine mixing by both sintering techniques.Further the presintered powder was mixed with 2wt% of PVA binder and then cylindrical pellets were uniaxially compacted at a pressure of 4 tones for 3 min.
目前改善氧化铝陶瓷的断裂韧性有以下几种途 径:
(1)颗粒弥散增韧; (2)纤维和晶须增韧; (3)氧化 锆相变增韧; (4)复合增韧; (5)自增韧等。
颗粒弥散增韧
颗粒弥散增韧机理主要有热应力诱导微裂纹增 韧、切应力阻碍微裂纹扩展(钉扎微裂纹)增韧、 微裂纹偏转与分支、弱化应力集中增韧及细化 基体晶粒。颗粒弥散增韧与温度无关,可以作为 高温增韧机制。对颗粒增韧氧化铝陶瓷的研究 中, 主要以高熔点、高强度、高弹性模量的碳 化物、氮化物、硼化物第二相粒子和具有延展 性的金属颗粒为增韧相