浅谈添加剂在氧化铝陶瓷中的应用分析
氧化铝在陶瓷中的作用

氧化铝在陶瓷中的作用氧化铝在陶瓷中的作用一、引言在古代,陶瓷是一种非常重要的手工艺品,具有很高的艺术价值和实用价值。
随着科技的发展和工业化的进步,精细陶瓷产品得到了极大的发展,氧化铝在这一进程中扮演着非常重要的角色。
本文将探讨氧化铝在陶瓷中的作用及其优势。
二、氧化铝在陶瓷中的作用1. 提高抗磨性氧化铝在陶瓷制品中充当着一种非常重要的反应助剂。
它可以加速烧结,使得瓷质更加致密。
氧化铝可以提高制品的抗磨性,使其更加耐用,延长使用寿命。
2. 改善材料性能氧化铝具有很好的化学惰性,可以减少材料的变形、开裂等现象。
同时,它还能够降低瓷材料的烧结温度,缩短烧结时间并提高瓷材料的透明度和韧性,即瓷瓶会更加通透、耐摔。
氧化铝在陶瓷中具有很好的化学惰性,能够承受化学物质的侵蚀,提高制品的化学稳定性,延长使用寿命,同时还能够保护陶瓷表面的美观度。
4. 提高热伸缩系数氧化铝在陶瓷中可以提高制品的热伸缩系数,使其更好的适应温度变化和温差的冲击。
这也就保证了陶瓷在不同环境下的使用寿命和可靠性。
三、氧化铝相比其他助剂的优点1. 抗压强度高氧化铝的抗压强度很高,在瓷瓶等制品上的表现尤为明显。
其他助剂的抗压强度较弱,制品在使用过程中容易出现开裂等现象。
2. 热稳定性强氧化铝可以提高制品的热稳定性,具有更高的耐高温性能,可适用于更宽泛的使用领域。
而其他助剂的热稳定性较弱,容易受到温度变化的影响,使用范围较为受限。
氧化铝具有良好的化学稳定性,能够很好地承受酸碱侵蚀和化学物质的腐蚀。
而其他助剂的化学稳定性较差,容易受到化学侵蚀的影响,瓷材料表面容易出现氧化、损伤等化学反应。
四、结论氧化铝作为一种非常重要的反应助剂,在陶瓷制品的制造过程中发挥着很重要的作用。
它可以提高制品的物理性能、化学性能和热性能,使得瓷质更加致密、耐用、透明、韧性好,化学稳定性强,具有更高的高温和低温承受能力。
与其他助剂相比,氧化铝具有优良的抗压强度、热稳定性和化学稳定性,可以使陶瓷制品更好的满足不同领域的使用需求。
涂釉氧化铝

涂釉氧化铝
涂釉氧化铝主要指的是在陶瓷釉料中添加氧化铝,以提高陶瓷制品的某些性能。
氧化铝是一种常见的陶瓷釉料添加剂,其在陶瓷釉中的作用主要体现在以下几个方面:
1.增加釉的硬度和透明度:氧化铝可以加大釉面内部的结晶颗粒,从而提升釉的硬度和透明度。
这
对于需要保持釉面光泽且易清洁的厨卫洁具、陶瓷器皿等产品尤为重要。
2.调整温度和膨胀系数:加入适量的氧化铝可增加釉料的膨胀系数,使其更加适合陶器的制作温度,
防止釉料在高温下产生开裂或剥落现象。
3.增加釉料的流动性:氧化铝的添加可以使釉料更加流动,均匀地分布在陶器的表面。
总的来说,涂釉氧化铝是一种重要的陶瓷制作工艺,它可以显著提高陶瓷制品的硬度、耐磨性、耐高温性等性能,从而扩大陶瓷制品的应用范围和使用寿命。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议咨询专业人士或查阅相关书籍文献。
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。
氧化铝陶瓷干压工艺技术

氧化铝陶瓷干压工艺技术氧化铝陶瓷是一种常见的高温耐磨材料,具有优异的物理性能和化学稳定性,广泛应用于工业生产中的高温环境。
氧化铝陶瓷干压工艺技术是制备氧化铝陶瓷产品的一种常用方法,它具有工艺简单、成本低廉等优点。
氧化铝陶瓷干压工艺技术主要包括原料配制、研磨、干压成型、烧结等步骤。
首先需要按照一定的配方,将氧化铝和一定比例的添加剂混合均匀。
添加剂的作用主要是增强氧化铝陶瓷的硬度和强度,并改善其物理性能。
混合后的粉末需要进行研磨处理,以获得更细小均匀的颗粒,提高陶瓷材料的致密度。
在干压成型过程中,需将研磨后的氧化铝粉末放入成型模具中,并利用压力将其固定在一定形状的陶瓷模具中。
通常情况下,压力可达几十至几百兆帕(MPa),以保证成型制品的强度与致密性。
干压成型的优点是成型速度快、精度高,适用于制作各种规格和形状的氧化铝陶瓷产品。
成型后的氧化铝陶瓷产品需要进行烧结处理,以增强其物理性能和化学稳定性。
烧结温度通常在1500℃-1800℃之间,烧结时间和温度是影响陶瓷产品致密度和晶粒尺寸的重要因素。
在烧结过程中,氧化铝粉末会发生晶界扩散和再结晶现象,晶粒尺寸逐渐增大,形成致密的陶瓷材料。
在氧化铝陶瓷干压工艺技术中,还可采用添加剂掺杂、减压烧结等方法,来改善陶瓷产品的物理性能。
添加剂掺杂可以提高陶瓷的硬度、强度和高温抗氧化性能;减压烧结则可以降低成型温度,并提高陶瓷材料的致密度和强度。
总之,氧化铝陶瓷干压工艺技术是一种制备氧化铝陶瓷产品的常用方法,具有工艺简单、成本低廉等优点。
通过适当的原料配制、研磨、干压成型和烧结处理,可以获得高致密度、高硬度、高强度和优异的物理性能的氧化铝陶瓷产品。
氧化铝在陶瓷釉中的作用

氧化铝在陶瓷釉中的作用
陶瓷釉是一种常用于陶瓷制作中的外层装饰材料,它能给陶瓷表面增加光滑、
耐磨的特性,并且能够改变陶瓷的颜色和质感。
氧化铝是一种常见的添加剂,在陶瓷釉中起到重要的作用。
首先,氧化铝能够增加陶瓷釉的硬度和耐磨性。
陶瓷制品表面涂布一层氧化铝釉,在烧制过程中,氧化铝会在釉料中结晶,形成坚硬的晶体颗粒,使釉面变得坚硬而耐磨。
这种硬度和耐磨性能使陶瓷制品在日常使用中更加耐用,减少了表面划痕和磨损的可能性。
其次,氧化铝可改变陶瓷釉的颜色。
陶瓷釉通常会根据需求添加不同的金属氧
化物来达到不同的颜色效果。
氧化铝含有高度稳定的氧化铝晶体结构,它能够适应高温环境,不易熔化和分解,使陶瓷釉具有较高的色彩稳定性。
而且,氧化铝还能与其他金属氧化物相互作用,产生不同的化学反应,从而改变陶瓷釉的颜色和质感。
另外,氧化铝在陶瓷釉中还可以起到增稠剂的作用。
由于氧化铝具有较高的比
表面积和结晶性,它能够增加陶瓷釉中颗粒之间的黏附力,提高釉料的粘度,使釉料更容易涂覆在陶瓷表面上,并且能够控制釉料在烧制过程中的流动性,避免釉料过度流动或聚集。
总结起来,氧化铝在陶瓷釉中具有增加硬度和耐磨性、改变颜色和质感以及增
稠剂的作用。
它在陶瓷制作中起到了重要的促进和改良作用,使得陶瓷制品更具实用性和装饰性。
氧化铝陶瓷低温烧结助剂研究概述

氧化铝陶瓷低温烧结助剂研究概述氧化铝陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料,具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、抗高温性等特点,在工业生产和科研领域有着广泛的应用。
然而,氧化铝陶瓷的低温烧结难度较大,需要添加一定的助剂才能够实现良好的烧结效果。
本文将对氧化铝陶瓷低温烧结助剂的研究进展进行概述。
1. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的分类氧化铝陶瓷低温烧结助剂主要分为有机助剂和无机助剂两类。
有机助剂包括聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯酮(PVP)等;无机助剂包括碳酸钙、硼酸、氧化钙、氢氧化钠等。
2. 有机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用有机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到增强材料粘结力、促进颗粒成核、调节材料微观结构等作用。
其中,PVA 是一种常用的有机助剂,可以有效地提高氧化铝陶瓷的烧结密度和力学性能。
PAA则可以在低温下促进氧化铝颗粒的成核和晶粒生长,提高材料的致密性和硬度。
PVP则可以增加氧化铝陶瓷的塑性变形能力,降低其断裂韧性。
3. 无机助剂在氧化铝陶瓷低温烧结中的应用无机助剂可以在氧化铝陶瓷低温烧结过程中起到促进颗粒成核、调节晶体生长速率、防止晶体生长过快等作用。
其中,碳酸钙可以促进氧化铝陶瓷颗粒的成核和晶粒生长,提高材料的致密性和硬度;硼酸则可以防止氧化铝陶瓷晶体生长过快而导致材料开裂;氢氧化钠则可以调节氧化铝陶瓷晶体生长速率,提高材料的致密性和强度。
4. 氧化铝陶瓷低温烧结助剂的优化为了进一步提高氧化铝陶瓷低温烧结助剂的效果,需要对其进行优化。
目前,主要采用的方法包括改变助剂添加量、改变助剂种类、采用复合助剂等。
其中,复合助剂是一种较为有效的优化方法,可以充分发挥不同助剂的作用,提高氧化铝陶瓷的致密性和力学性能。
综上所述,氧化铝陶瓷低温烧结助剂是实现氧化铝陶瓷低温烧结的关键因素之一,其种类和添加量对于材料的致密性和力学性能具有重要影响。
未来,我们还需要进一步深入研究不同助剂的作用机制,以及如何优化氧化铝陶瓷低温烧结助剂的配方,为其在工业生产和科学研究中的应用提供更为可靠的技术支持。
以MnO2-TiO2-MgO为添加剂注浆成型低温烧结Al2O3陶瓷

以MnO2-TiO2-MgO为添加剂注浆成型低温烧结Al2O3陶瓷采用注浆成型方法,通过加入MnO2-TiO2-MgO复相添加剂,在1350℃空气气氛中常压烧结,获得了相对密度最大为95.7%的氧化铝陶瓷。
研究了MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷显微结构与力学性能的影响。
在添加质量分数为3%MnO2,0.5%MgO的情况下,比较添加不同质量分数的TiO2(1.0~3.0%)对氧化铝陶瓷烧结性能的影响。
通过对比发现,该复相添加剂能有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,在同一温度下,随着TiO2的增加,烧结体密度也随之增加,强度也有明显差别。
结果表明,1350℃下Al2O3+0.5%MgO+3%MnO2+1.5%TiO2体系烧结效果最好,断口为沿晶断裂,无明显气孔,晶粒分布均匀,平均粒径为2μm,无晶粒异常长大现象。
烧结体密度达到3.80g/cm^3,抗弯强度为243MPa。
结果表明,添加TiO2 5%、在1300oC时的常压烧结密度可达到理论值的97%.固定CuO(0.4%)和TiO2(4%)的添加量、改变TiO2(0--32%)和CuO(0--3.2%)的添加量(质量分数, 下同), 研究了CuO--TiO2复合助剂对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构、物相组成以及烧结激活能的影响, 以揭示复合助剂的低温烧结机理。
结果表明, 在1150--1200℃TiO2固溶入Al2O3生成Al2Ti7O15相, 并生成大量正离子空位提高了扩散系数, 从而以固相反应烧结的作用机理促进了氧化铝陶瓷的致密化; TiO2在Al2O3中的极限固溶度为2%--4%, 超过固溶极限的TiO2对陶瓷烧结没有促进作用; 添加适量的CuO(0.4%)可将TiO2在Al2O3中的固溶温度降低到1100℃以下, 并以液相润湿作用促进氧化铝陶瓷的致密烧结。
陶瓷烧结激活能的计算结果定量地印证了上述烧结机理; 当在Al2O3中添加4%的TiO2和2.4%的CuO,可将烧结激活能降低到54.15 kJ ? mol-1。
氧化铝行业分析

氧化铝行业分析氧化铝是指铝在高温下与氧气反应形成的化合物,具有很高的热稳定性和化学稳定性。
它广泛应用于陶瓷、电子、磁性材料、磨料和催化剂等行业。
首先,氧化铝在陶瓷行业中的应用非常广泛。
它可以作为陶瓷材料的主要成分,例如瓷砖、陶瓷器皿和陶瓷管道等。
氧化铝陶瓷材料因其高硬度、耐磨性和耐高温等特性,被广泛应用于冶炼、化工、机械、电子等领域。
其次,氧化铝在电子行业中也有重要应用。
由于氧化铝具有良好的绝缘性能和高介电常数,可以作为电容器的介质材料,用于制造电子元件。
此外,氧化铝也可以用于制造半导体材料和电子陶瓷等。
另外,氧化铝还被广泛应用于磁性材料行业。
在制造磁性材料时,氧化铝可以作为添加剂,提高材料的热稳定性和磁性能。
这对于制造高性能的磁性材料非常重要,特别是在电动机、发电机和变压器等领域。
此外,氧化铝还是一种重要的磨料材料。
由于其硬度高、耐磨性好,常被用作磨料砂轮的主要成分。
磨轮是机械加工中常用的工具,在金属加工、玻璃加工和宝石加工等领域广泛应用。
最后,氧化铝还可以作为催化剂,用于促进化学反应的进行。
它具有良好的化学稳定性和催化活性,可用于催化重要的有机化学反应,如氧化反应、氢化反应和酯化反应等。
这对于化学工业来说具有重要的意义。
综上所述,氧化铝行业具有广阔的市场空间和发展潜力。
随着陶瓷、电子、磁性材料、磨料和催化剂等行业的不断发展,对氧化铝的需求将会持续增加。
然而,氧化铝行业也面临一些挑战,如原材料成本上升和环境保护压力增加等。
因此,企业需要不断提高产品质量和技术创新能力,以顺应市场需求的变化,实现可持续发展。
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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。
2 为何添加剂对氧化铝陶瓷性能可以产生影响2.1 几种常见的应用于氧化铝陶瓷中的添加剂典型的以固溶烧结方式促进氧化铝致密的添加剂为TiO2 、MgO 以及Y2O3 等. 其中促进烧结效果最明显的是TiO2 , 而MgO 和Y2O3 有不同的影响作用. MgO 在降低烧结温度上没有TiO2 的效果明显, 但是它能细化氧化铝晶粒, 在一定条件下使之完全致密化, 达到理论密度,Y2O3 对氧化铝的烧结是有害的 , 但是它能有效改变氧化铝晶粒形貌, 并且会在晶界中以钇铝石榴石的形态析出, 对氧化铝陶瓷的高温力学性能有利. 添加剂的选择应该考虑到可能的作用方式, 如果是液相烧结, 有必要对形成液相的低共熔点、液相的粘度、与氧化铝基体的润湿情况进行考察; 如果是固溶烧结, 那么有必要对添加剂离子半径、电价进行考虑.考虑到Nb 与Al 的原子半径和离子半径相差不大, 而Nb5 + 与Al3 + 离子电价上相差较大, 因而向氧化铝中引入Nb2O5 后能使氧化铝晶格产生较大的畸变能, 可能会对氧化铝陶瓷的烧结有较好的促进作用.单独添加MgO能抑制A12O3 晶粒的异向生长,而大部分添加剂(如TiO2, SiO2, CaO 等)则能诱导氧化铝晶粒在特定方向上快速生长,形成板状或片状的晶粒;添加剂CaF2,La2O3,CeO2,Cr2O3,Na2O 则诱导氧化铝晶粒异向生长,在晶界处形成板状或棒状化合物,起到了很好的自增韧效果以Nb2O5 为添加剂, 降低了氧化铝陶瓷的烧结温度, 使氧化铝晶粒迅速长大. 对烧结性能和显微结构分析表明, Nb2O5在氧化铝晶格中的固溶促进了氧化铝的烧结. 烧结性能结果显示, 掺杂1.0%Nb2O5 的氧化铝样品在1 500 ℃下获得最大致密度,不同添加剂含量的样品晶粒平均尺寸不一样, 添加量为1.0%时为9μm;为2. 0 %时为16μm.力学性能测试结果显示, 引入Nb2O5 后能够在不影响力学性能的前提下降低烧结温度.以Nb2O5 为烧结助剂, 通过无压烧结制备氧化铝陶瓷. 研究了Nb2O5 对氧化铝陶瓷的致密化和显微结构的影响. 结果表明, 少量的Nb2O5对氧化铝陶瓷的致密化具有明显的促进作用, 当Nb2O5 的添加量为1 %时, 可使氧化铝陶瓷在1500 ℃获得致密. 显微结构上, Nb2O5 对氧化铝的晶粒生长也具有显著的促进作用.Nb2O5 对致密化和晶粒生长的促进作用主要是通过它在氧化铝晶粒中的固溶来实现的. 力学性能测试表明:加入Nb2O5 后能够在不影响力学性能的前提下降低烧结温度.把形成液相的MnO+TiO2复相添加剂加入到氧化铝中,把氧化铝陶瓷烧结到接近理论密度,即而很少有气孔被包裹到晶粒内去,绝大部分被排除掉,从而促进氧化铝的烧结。
并可以使氧化铝陶瓷在约.12500 C下致密,相对密度达到98%以上,除此之外,典型的液相型添加剂还有CAS,MAS 玻璃相。
它们不仅对氧化铝陶瓷的烧结具有不同程度的促进作用,还对其显微结构产生极大的影响,可以促使氧化铝生成各向异性的晶粒,使之具有较大的长径比CuO+TiO2复相添加剂极大地促进了氧化铝的烧结,可以使烧结温度降低到1300O下。
当CuO与TiO2质量比为1/2时,促进致密效果最好,使相对密度达到99%。
液相烧结可以分为3个过程,即颗粒重排、溶解-沉淀孔等结合过程,液相量越高,促进烧结的效果越好,烧结温度越低。
添加剂加入后使氧化铝晶粒出现一定程度的生长,晶粒形貌、尺寸趋向一致。
通过烧结动力学实验计算,得到掺杂CuO+TiO2的表观激活能为25.2千焦,氧化铝中的铝子的扩散过程控制了氧化铝陶瓷的烧结。
以固溶烧结方式促进氧化铝致密的添加剂为TiO2 、MgO 以及Y2O3 等. 其中促进烧结效果最明显的是TiO2 , 而MgO 和Y2O3 有不同的影响作用. MgO 在降低烧结温度上没有TiO2 的效果明显, 但是它能细化氧化铝晶粒, 在一定条件下使之完全致密化, 达到理论密度由于Y3 + ( r = 0. 093 nm) 离子与Al3 + ( r= 0. 041 3 nm) 离子半径相差很大, 因而Y2O3 对氧化铝的烧结是有害的.但是它能有效改变氧化铝晶粒形貌, 并且会在晶界中以钇铝石榴石的形态析出, 对氧化铝陶瓷的高温力学性能有利添加剂的选择应该考虑到可能的作用方式, 如果是液相烧结, 有必要对形成液相的低共熔点、液相的粘度、与氧化铝基体的润湿情况进行考察; 如果是固溶烧结, 那么有必要对添加剂离子半径行考虑.(1) 有机添加剂显著地影响胶粒之间的相互作用,在溶胶中加入添加剂,溶胶的粘度增加,作为涂层用溶胶,其中的添加剂含量应不大于3%(wt);(2) 由于添加剂的包裹和隔离作用,与不加添加剂的涂层相比,涂层后多孔陶瓷载体的比表面积与孔径同时增加,满足了多孔陶瓷作为催化剂载体的要求;(3) 分子量不同的添加剂对提高多孔陶瓷载体的比表面积的贡献不同,焙烧温度900℃时比表面积的效果最好;(4) 当涂层焙烧温度高于900℃,载体的氧化铝涂层的比表面积急剧减小,添加剂对提高载体比表面积的作用不大,故涂层的焙烧温度不应高于900℃。
2.2添加剂对其影响添加剂抑制晶粒生长,促进烧结,促进陶瓷致密化,对氧化铝陶瓷晶型转变等方面均产生影响。
下面就从烧结和晶型这两大方面进行阐述。
2.2.1 烧结2.2.1.1添加剂的引入改变点缺陷的浓度,从而改变氧化铝离子的扩散系数;2.2.1.2添加剂加入后在晶界附近富集,影响晶界的迁移速度,从而减少晶粒长大的干扰作用;提高界面能,直接提高致密化的动力;2.2.1.3添加剂可在晶界形成连续第二相,为原子扩散提供快速途径;第二相在晶界的钉扎作用,阻碍晶界迁移;以MgO为添加剂的高纯氧化铝陶瓷观察可知,紧密镶嵌在二晶粒边界上的MgAl2O4颗粒当材料断裂时,一旦裂纹扩展碰到它就会被钉扎住,或者改变方向,从而可以控制裂纹的发展,以提高材料的强度。
2.2.1.4添加剂诱导晶粒异向生长,在氧化铝烧结过程中,当有适量液相存在时,可能出现2种情况。
一是微量液相在晶界的分布不连续,造成晶界上不同的液相传输,使晶粒生长在不同方向上有不同的速度;二是液相虽在晶界上连续分布,但受晶面能的影响,不同晶面有不同的润湿性,从而诱导晶粒异向生长。
然而必须指出:在液相烧结过中,氧化铝晶粒只在受晶面反应速率控制而非液膜扩散控制的条件下才能发生异向生长。
通过人为地加入一些添加剂,烧结过程中于晶界处产生液相,从而诱导晶粒异向生长。
不同添加剂对氧化铝晶粒生长产生不同的影响,晶粒异向生长提高了氧化铝陶瓷材料的断裂韧性。
2.2.2 氧化铝晶型氧化铝的晶型有很多,下面就几种主要晶型进行阐述:a-Al2O3晶体是一种结构紧密.离子键强度很高的晶体。
俗称刚玉,属三方柱状晶体。
晶体结构中氧离子形成六方最紧密堆积,铝离子则在6个氧离子围成的八面体中心,由于它具有熔点高,硬度大,耐化学腐蚀,优良的介电性,是氧化铝各种形态中最稳定的晶型,也是自然界中唯一存在的。
用他做原料制备的氧化铝陶瓷材料是非常优异的。
β- Al2O3,实际上不是氧化铝的变体,而是一种含碱金属的铝酸盐,它是一种不稳定的化合物。
加热时,会分解且温度取决于高温煅烧时的气氛和压力,在空气或氢气中1200度开始分解。
它有明显的离子导电能力和松弛极化现象,介电损耗大,电绝缘性能差。
所以,在制造无线电陶瓷时不允许它存在。
γ- Al2O3,是氧化铝的低温形态,其结构松弛,易于吸水,且能被酸碱溶解,性能不稳定,不适合于直接用来生产氧化铝陶瓷,故而添加适量的添加剂对它高温煅烧,使它转变为α-三氧化二铝以提高氧化铝陶瓷性能,减少产品开裂。
综合上诉可知:当烧结温度由低温向高温逐渐升高的过程中,氧化铝存在着不同的相变过程,最终转变为α-Al2O3。
由于α相变属于重建型相变,存在着成核与长大的过程,这样,晶种弥散在相变体内部,不但能提高增加形核质点,促进二次形核的进行,而且能显著的降低形核势垒,减少了相变过程所需要的能量,使氧化铝的相变在较低的能量状态下进行,限制了质点的迁移,从而减小了相变后颗粒尺寸。
随着温度的升高,由于晶种的作用,在完成α相变后形成的一次颗粒尺寸相对比较小,当温度快速升高到烧结温度时,细小的晶粒由于表面能比较高,烧结驱动力大,这样就能完成致密化过程,而且最终晶粒尺寸较小,粒度分布均匀;没有晶种的作用,在α相变的过程中得到的一次颗粒比较粗大,烧结活性明显较低,在1400℃的条件下不能较快完成烧结过程,烧结体中存在着大量的连通气孔综合: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液相在氧化铝烧结过程中,当有适量液相存在时,可能出现2 种情况。