无机生物材料学-氧化铝[1]
氧化铝和二氧化硅纳米颗粒
氧化铝和二氧化硅纳米颗粒
氧化铝（Aluminum Oxide）和二氧化硅（Silicon Dioxide）纳米颗粒是两种常见的纳米材料，它们在科学研究和工业应用中具有广泛的用途。
以下是对这两种纳米颗粒的一些基本信息：
氧化铝纳米颗粒：
1.化学式：Al₂O₃
2.性质：氧化铝是一种无机化合物，具有高度的热稳定性、硬度
和耐腐蚀性。
纳米颗粒的特性可能与其晶体结构、表面积等因素有关。
3.应用：
•在材料科学中，氧化铝纳米颗粒被用于制备耐火材料、陶瓷和涂层。
•在生物医学领域，它们可能用于药物传递和影像学应用。
•也可用于制备高效的催化剂。
二氧化硅纳米颗粒：
1.化学式：SiO₂
2.性质：二氧化硅是无机化合物，具有优异的热稳定性、机械强
度和化学稳定性。
纳米颗粒的特性可能包括较大的比表面积和特殊的表
面性质。
3.应用：
•在材料科学中，二氧化硅纳米颗粒可用于制备复合材料、涂料和聚合物材料。
•在生物医学领域，它们可能用于药物传递、成像和生物传
感应用。
•在食品和化妆品工业中，二氧化硅纳米颗粒被用作添加剂，以改善产品的性质。
安全注意事项：
纳米颗粒的应用也引起了对其安全性的关注。
由于纳米颗粒的特殊性质，包括相对较大的表面积和可能的生物相互作用，对其在人体和环境中的影响进行适当的安全评估是非常重要的。
在使用这些材料时，需要遵循相关的安全操作规程。
氧化铝特点
氧化铝（Aluminum Oxide）是一种无机化合物，化学式为Al2O3。
以下是氧化铝的一些特点：高熔点：氧化铝具有很高的熔点，约为2072°C（3752°F）。
这使得它在高温环境下能够保持结构的稳定性。
高硬度：氧化铝是一种硬度很高的材料，其莫氏硬度可达9。
这使得它在许多应用中作为耐磨、耐腐蚀的材料得到广泛应用。
高热导性：氧化铝具有较高的热导性，可以有效地传递热量。
这使得它在热导材料和散热器等应用中被使用。
耐腐蚀性：氧化铝具有优异的耐腐蚀性，对于许多化学物质和酸碱具有较好的稳定性。
这使得它在化学、电子等领域中被广泛使用。
绝缘性：氧化铝是一种良好的绝缘体，对电流和热量的传导能力很低。
这使得它在电子、绝缘材料等应用中具有重要作用。
白色：氧化铝是一种白色的粉末状物质，这使得它在化妆品、陶瓷等领域中用作颜料和填充剂。
总体而言，氧化铝具有高熔点、高硬度、高热导性、耐腐蚀性、绝缘性和白色等特点，使其在许多不同的领域中得到广泛应用。
材料工业：由于氧化铝具有高硬度、耐磨和耐腐蚀的特点，它广泛应用于材料工业中。
例如，它用于制造陶瓷、研磨材料、砂纸、研磨轮和砂浆等。
电子工业：氧化铝的绝缘性和耐高温性使其成为电子器件中的重要材料。
它被用作电子陶瓷、电子绝缘体、电解电容器的电介质和半导体器件的绝缘层等。
热传导材料：由于氧化铝具有高热导性和耐高温性，它被广泛用作散热器和热传导材料，例如在电子设备、汽车引擎和高温炉等领域。
化学工业：氧化铝的耐腐蚀性使其在化学工业中有广泛应用。
它被用作催化剂的载体、反应器的内衬、蒸馏塔的填料和防腐蚀涂层等。
医疗和生物工程：氧化铝在医疗和生物工程领域中被用作人工关节、牙科填料、生物传感器和生物材料等。
美容和化妆品：氧化铝作为一种白色颜料，被广泛用于化妆品、美容产品和防晒霜等。
氧化铝前景
氧化铝前景氧化铝是一种重要的无机材料，具有广泛的应用前景。
它的前景可以从工业、科学研究和生活三个方面来进行探究。
首先，氧化铝在工业中有着广泛的应用前景。
由于其化学性质稳定、耐高温、绝缘性能好等特点，使其成为制造陶瓷、耐火材料、研磨材料和催化剂等领域的重要原料。
在陶瓷行业中，氧化铝可以用于制造高硬度、高强度和高耐磨性的陶瓷制品，例如陶瓷刀具、研磨球等。
在耐火材料行业中，氧化铝可以制造耐高温、耐腐蚀的陶瓷纤维、耐火砖等产品，被广泛应用于冶金、化工等领域。
此外，氧化铝还可以作为催化剂用于石油化工、环保等工业领域，用于催化反应，提高反应速率和选择性。
可以说，氧化铝在工业中有着广泛的应用前景。
其次，氧化铝在科学研究领域也有着巨大的前景。
由于氧化铝具有可调节的物理和化学性质，使得它在纳米科学和材料科学领域的研究中备受关注。
研究人员可以通过调节氧化铝的纳米结构、形貌和表面性质，来研究其在催化、电子学、光学等方面的特殊性能。
例如，氧化铝纳米材料在催化领域的研究表明，其独特的形貌和表面性质可以显著提高催化反应的活性和稳定性。
此外，氧化铝纳米材料还可以用于制备纳米复合材料，例如氧化铝纳米颗粒与其他材料的复合，可以在材料的机械、热学和光学性能方面实现优化。
因此，氧化铝在科学研究领域具有广阔的前景。
最后，氧化铝在生活中也有着广泛的应用前景。
随着科技的发展，氧化铝材料在生活用品中的应用越来越广泛，例如制备高效家电散热器、超硬材料刀片、抗刮伤的电子屏幕等。
此外，氧化铝纳米材料在生物医学领域也有着重要的应用前景。
研究表明，氧化铝纳米材料具有良好的生物相容性，可以用于制备新型的生物医学材料，例如纳米载药系统、组织工程材料等。
这些应用将大大促进医疗设备和生活用品的发展，提高人们的生活质量。
综上所述，氧化铝具有广泛的应用前景。
它在工业、科学研究和生活中的应用将带来巨大的经济和社会效益。
随着科技的进步和人们对材料性能的要求不断提高，氧化铝的前景将更加广阔。
氧化铝的制备方法
氧化铝的制备方法氧化铝（Aluminum Oxide）是一种常见的无机化合物，可用于制备陶瓷材料、研磨材料、电解质、炼铝等。
本文将介绍几种常用的氧化铝制备方法，包括化学法、物理法和生物法。
一、化学法：1.氢氧化铝热解法：将氢氧化铝（Al(OH)3）加热至高温，以分解为氧化铝。
反应公式如下：2Al(OH)3→Al2O3+3H2O2.氧化铝水解法：将氯化铝（AlCl3）与水进行反应，生成氧化铝沉淀。
反应公式如下：AlCl3+3H2O→Al(OH)3+3HCl2Al(OH)3→Al2O3+3H2O3.氧化铝硫酸铝共沉淀法：将硫酸铝（Al2(SO4)3）与氨水（NH3·H2O）进行反应，生成氧化铝沉淀。
反应公式如下：Al2(SO4)3+6NH3·H2O→2Al(OH)3+3(NH4)2SO42Al(OH)3→Al2O3+3H2O二、物理法：1.热分解法：将氢氧化铝或硝酸铝（Al(NO3)3）等化合物加热至高温进行分解，得到氧化铝。
反应公式如下：Al(OH)3→Al2O3+3H2O2Al(NO3)3→Al2O3+6NO2+3O22.离子交换法：将阴离子交换树脂与Al3+进行反应，生成氧化铝。
反应公式如下：3Al3++3OH-→Al2O3+3H2O三、生物法：1.微生物浸出法：利用微生物的代谢活动，将铝矿中的铝离子溶解出来。
然后通过化学反应，生成氧化铝。
这种方法可以在常温下进行，且无需使用高温和高压。
a.选取适宜的微生物，如酸性浸土壤杆菌、酸性硫氧化细菌等。
b.将铝矿粉碎，并与培养基一起培养微生物。
c.微生物代谢产生的酸性物质能够溶解铝离子，使其转化为氧化铝。
2.植物提取法：有些植物具有富集并转化成氧化铝的能力。
通过将这些植物放置在富含铝离子的土壤中，植物的根系可以吸收铝离子，并在体内转化为氧化铝。
然后通过烧毁植物，得到氧化铝。
以上介绍的是目前常用的氧化铝制备方法，不同的方法适用于不同的场景。
氧化铝与氢氧化铝
氧化铝与氢氧化铝氧化铝与氢氧化铝是广泛存在于自然界中的两种化合物。
它们在化工、冶金、建筑、电子等诸多领域中都有重要的应用。
本文将从化学、性质、制备和应用四个方面对氧化铝与氢氧化铝进行介绍。
一、化学1. 氧化铝氧化铝（Al2O3）是铝在高温下与氧气反应形成的一种白色固体。
它具有高熔点、高硬度和较高的热稳定性。
氧化铝是一种典型的离子晶体，由氧离子和铝离子组成，具有良好的绝缘电性能和化学稳定性。
2. 氢氧化铝氢氧化铝（Al(OH)3）是一种白色粉末状固体。
它具有一定的溶解性，可以在酸性或碱性溶液中溶解。
根据它的化学组成，可以将氢氧化铝分为结晶水型和无水型两种。
它的化学性质较为稳定，不易溶解于水和其它溶液中。
氢氧化铝是铝水合物的一种，可以通过铝和氢氧化钠反应得到。
二、性质1. 氧化铝氧化铝是一种高硬度材料，具有优异的机械性能和耐磨性。
它是不溶于水和有机溶剂的，但可以在强碱性溶液中溶解。
氧化铝表面拥有大量的氧化物位点，可用于吸附气体和液体。
氧化铝的材料性能、表面性质和结构等可通过制备方法进行调控。
2. 氢氧化铝氢氧化铝具有吸水性和稳定性，被广泛应用于防火材料、涂料、塑料等领域。
它可以溶于强酸或强碱溶液中，且具有中性化作用。
另外，氢氧化铝还具有一定的生物学适用性，在药物制剂和生物材料等领域中也有应用。
三、制备1. 氧化铝氧化铝的制备方法多种多样，常见的有氧化铝粉末热分解、松散凝胶脱水、热水解、氧化铝酸化等方法。
同时也可以通过碳酸盐还原法，将氢氧化铝高温还原得到氧化铝。
2. 氢氧化铝氢氧化铝最早是通过天然矾土的水洗提取得到的。
现在广泛采用的是铝粉和氢氧化钠反应制备氢氧化铝。
具体操作是：将铝粉和氢氧化钠混合，加热反应生成氢氧化铝，再通过酸化、沉淀和洗涤等步骤进行制备。
四、应用1. 氧化铝氧化铝在冶金、建筑、电子等领域中有广泛的应用。
例如，氧化铝可以作为电容器、IC硬盘、导线等电气工业材料的绝缘层、外壳和介质材料。
氧化铝化学结构-概述说明以及解释
氧化铝化学结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：氧化铝（Aluminum Oxide，简称Alumina）是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用和重要的化学性质。
作为一种重要的陶瓷材料，氧化铝在工业和科学领域中起着至关重要的作用。
本文将对氧化铝的化学性质、晶体结构及在工业上的应用进行深入探讨。
通过对氧化铝的综合了解，可以更好地认识和理解这一化合物在材料科学和工业生产中的重要性和潜力。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文将分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分，我们将概述氧化铝的化学结构，并介绍本文的目的和结构。
在正文部分，我们将重点讨论氧化铝的化学性质、晶体结构以及在工业上的应用。
最后，在结论部分，我们将总结氧化铝在工业和科学研究中的重要性，并展望氧化铝在未来的发展前景。
部分的内容文章1.3 目的部分的内容:本文旨在深入探讨氧化铝的化学结构及其相关性质，以及其在工业上的应用。
通过对氧化铝的化学性质及晶体结构的介绍，读者能够更好地了解氧化铝在材料科学中的重要性和广泛应用。
同时，通过对氧化铝在工业上的应用领域进行分析，可以更好地了解氧化铝在现代工业生产中的重要作用。
最后，通过总结氧化铝的重要性，并展望其在未来的发展趋势，可以为读者提供对氧化铝相关领域的全面认识和理解。
因此，本文的目的在于全面介绍氧化铝的化学结构及其应用，以期为读者提供有益的信息和知识。
2.正文2.1 氧化铝的化学性质氧化铝是一种无机化合物，化学式为Al2O3，在化学性质上表现出一些重要特点。
首先，氧化铝具有很高的化学稳定性，能够抵抗大部分酸碱腐蚀，这使得它成为一种重要的耐火材料。
其次，氧化铝在高温下能够与金属发生还原反应，从而被用于冶金工业中。
此外，氧化铝还具有很强的吸附性，可以用于吸附水和有机物质。
在工业上，氧化铝通常被用作催化剂、填料和吸附剂等。
另外，由于氧化铝具有良好的电绝缘性能和耐高温性，因此在电子工业和航天航空等领域也有广泛的应用。
氧化铝粉体的应用
氧化铝粉体的应用一、氧化铝粉体简介氧化铝粉体是一种重要的无机材料，具有高熔点、高硬度、耐腐蚀性好等特性。
它可以通过化学方法或物理方法制备得到，常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法、等离子喷雾法等。
氧化铝粉体广泛应用于各个领域，下面将详细介绍其应用。
二、氧化铝粉体在电子领域的应用1.电子元器件：氧化铝粉体可以作为电容器的介质材料，由于其高绝缘性和耐高温性能，可用于制造高压电容器和超级电容器。
2.半导体封装：氧化铝粉体可以作为半导体芯片封装材料，具有良好的导热性能和机械强度。
3.光纤通讯：氧化铝粉体可以作为光纤通讯中的衬底材料和反射镜材料，具有良好的光学性能。
三、氧化铝粉体在陶瓷领域的应用1.陶瓷制品：氧化铝粉体可以作为陶瓷制品的原料，如高档陶瓷餐具、陶瓷灯具等。
2.耐火材料：氧化铝粉体可以作为耐火材料的原料，如高温窑炉衬里、耐火砖等。
3.电子陶瓷：氧化铝粉体可以作为电子陶瓷的原料，如压敏电阻器、介质电容器等。
四、氧化铝粉体在涂料领域的应用1.金属涂层：氧化铝粉体可以与金属粉末混合制备金属涂层，具有良好的防腐蚀性能和耐高温性能。
2.塑料涂层：氧化铝粉体可以作为塑料涂层的填充剂，提高塑料制品的硬度和耐磨性。
3.建筑涂料：氧化铝粉体可以作为建筑涂料中的填充剂和增稠剂，提高涂层的抗污染性能和耐久性。
五、氧化铝粉体在医药领域的应用1.生物材料：氧化铝粉体可以作为生物材料的原料，如人工骨骼、人工关节等。
2.药物载体：氧化铝粉体可以作为药物载体，用于制备缓释药物和靶向药物。
3.口腔修复材料：氧化铝粉体可以作为口腔修复材料的原料，如牙科充填材料、假牙基材等。
六、氧化铝粉体在其他领域的应用1.火柴头：氧化铝粉体可以作为火柴头中的助燃剂，提高火柴头的燃烧性能。
2.防滑材料：氧化铝粉体可以作为防滑材料的原料，如防滑地板、防滑步道等。
3.环保材料：氧化铝粉体可以用于制备环保材料，如吸附剂、净水剂等。
七、结语氧化铝粉体具有广泛的应用前景，在各个领域都有着不可替代的地位。
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氧化铝、氧化锆等生物惰性陶瓷性能对比
生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定、生物相容性好的陶瓷材料。
而生物相容性是指生物材料植入体内后，机体对植入物发生的反应。
迄今为止，还没有一种材料是完全惰性的物质，所以，相容性是相对的。
现有的惰性生物陶瓷有氧化铝、氧化锆以及医用碳素材料等。
这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键合力较强，而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。
1、氧化铝生物陶瓷
植入材料中的氧化铝是一种一直使用得很满意的实用生物材料。
单晶氧化铝c 轴方向具有相当高的抗弯强度（1300MPa），耐磨性能好，耐热性好，可以直接与骨固定。
已被用作人工骨、牙根、关节和固定骨折用的螺栓。
并且该螺栓不生锈，也不会溶解出有害离子，与金属螺栓不同，勿需取出体外。
60年代后期，广泛用作硬组织修复。
70年代至80年代中期，世界许多国家如美国、日本、瑞士等国家，都对氧化物陶瓷，特别是氧化铝生物陶瓷进行了广泛的研究和应用。
由于氧化铝陶瓷植入人体后表面生成极薄的纤维膜，界面无化学反应，多用于全臀复位修复术及股骨和髋骨部连接。
但是氧化铝也存在几个问题：1、与骨不发生化学结合，时间长后骨固定会发生松弛；2、机械强度并不十分高；3、杨氏模量过高（380GPa）；4、摩擦系数和磨耗速度不十分低。
▲高纯氧化铝生物陶瓷人体关节头
2、氧化锆生物陶瓷。
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度下降（见表4-6）
表4-6、氧化铝陶瓷的孔隙率与性能的关系
.
孔隙率（%） 密度（g/cm3） 弹性模量（GPa）抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）
0
3.93-3.95 380-400
4000-5000
400-500
25
2.8-3.0
150
500
70
35
200
55
50-75
80
5-11.4
.
为了保持氧化铝陶瓷的强度，通过在表面进行多 孔涂层处理，使材料既有一定的强度，表面又有一 定的孔隙度，使材料与骨组织更好的粘连、长入。
人工髋关节 • 80年代初单晶氧化铝陶瓷骨螺钉
1. 氧化铝陶瓷的组成、制备工艺
制备工艺一般为原料加工(粉碎)， 然后加添加剂(包括粘结剂)形成配料，
混合后静压成坯料，通过预烧-烧结 工艺形成陶瓷。
（1）烧结基本概念
所谓烧结是在高温作用下粉状物料自发填充颗粒间的空 隙过程，随着温度上升和时间的延长，过程中发生下列变 化：固体颗粒相互键联，晶粒长大，空隙（气孔）和晶界 逐渐消失，通过物质传递，物料的体积收缩、密度增加， 最后成为坚实的整体（图4-1,4-2所示）。
氧化铝生物陶瓷的制备工艺
与普通陶瓷制作工艺类似:
粉体粘合 → 预压成型（预打磨）→ 烧结 → 打磨 → 成品
其中烧结温度一般为1860摄氏度，氧化铝的 熔点为2050度。
工艺条件对氧化铝陶瓷显微结构和性能均有 很大的影响。
高纯氧化铝人工骨的生产工艺过程：
Al2（NH4）2 (SO4)4.24H2O（硫酸铝铵）
380
弹性模量（MPa）
40000
38000
硬度（Hv）（MPa） 2100
1800
冲击强度（kg.cm/mm2） 7.6
5.4
影响机械强度的要因 晶格缺陷\表面伤痕裂纹 纯度\密度\晶粒大小
加工性
直线状\棒状 可加工成任意形状
.
陶瓷的空隙率和孔径大小对材料的力学性能有很
大的影响，随着孔隙率的增大，材料的密度降低，强
水泥 为一种细磨材料，加入适量水后成为塑性浆体，
既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把其它增强 材料牢固地胶结在一起的水硬性材料；
玻璃 为熔融物冷却硬化而得到的非晶态固体。
陶瓷、玻璃、水泥与生物材料
• 陶瓷、玻璃、水泥 • 可用于人体组织并具有一定生物功能的建筑材料-
无机非金属生物材料 • 对应生物陶瓷、生物玻璃、骨水泥
氧化铝陶瓷的结构与性能 •
图4-5、氧化铝的微观结构示 意图
图4-6、氧化铝晶体的X射线图
表4-4、99.7%高纯氧化铝陶瓷的物理特性
比重 抗压强度 抗折强度 弹 性模量 硬度 熔融温度 比热 热膨胀系数 介电常数
g/cm3 kPa/cm2 kPa/cm2 106kPa/cm2 kPa/cm2 oC
A
B
C
D
图4-2、氧化铝烧结过程中粉体的微观结构变化
A：颗粒间接触，B：部分粘连，C：完全粘连，D：烧结完成
（2）烧结过程
烧结可归纳为八个过程：
1/原子的迁移率增大,由热效应造成并引起物体体 积改变
2/颗粒接触面改变（增大） 3/残余应力减少（松弛）和颗粒形状改变 4/接触面变化的现象之一--再结晶 5/颗粒表面改变，与接触面的大小有关 6/颗粒位移，与粉末体的体积变化和孔隙度有关 7/氧化物还原和排除吸收的液和气体 8/物理和机械性能的改变
∆G=-RTlnK
R为气体常数，K为反应的平衡常 数，T为反应温度
（3）烧结微观动力学 （续）
c)外加压力做功 (外加压力对摩尔体积为Vm的颗粒系统所做的功)
W=P.Vm
d)体系外供给能量
体系外供给热能，使反应体系的温度升高,有 助于颗粒整体能级的提高,克服化学反应活化能, 并有助于颗粒的熔化而发生粘结。这对于绝大 多数烧结体系来说是重要的驱动力。
图4-4、各种氧化铝生物陶瓷移植物示意图
表4-7、氧化铝螺钉的应用部位和病例
.
部位 用例
.
上肢 上腕骨颈部骨折、肘头骨折、习惯性肩关节脱臼
下肢 植入物的固定、胫骨、腓骨头部骨折、关节固定
股关节 进行全臀置换、切除骨症候群时用大转子固定外伤性脱臼骨折、套管用骨水
泥固定
人工臼盖固定、股关节固定、移植骨的固定
•
晶态---陶瓷、水泥（含一定量非晶）
•
非晶态 --- 玻璃（含一定量微晶）
4.1 生物陶瓷材料(bioceramics)
两个概念：
生物惰性（bioinlet） 主要指材料在植入人体后，
长时间材料不发生物理、化学结构变化，同时与之接触 的组织不引起显著的变化。生物惰性材料主要有氧化物 陶瓷如三氧化二铝、氧化锆，非氧化物陶瓷如氮化硅， 碳化物如低温（或超低温）各向同性碳等。
的性能？
• 6）为什么氧化铝陶瓷在烧结成制品前要经过素烧和修 坯工序？
• 7）为什么一般氧化锆股骨头比氧化铝直径小？
第四章 无机非金属生物材料
无机Байду номын сангаас金属材料主要有陶瓷、玻璃、水泥三大 类, 是建筑业的常用材料。
陶瓷 本意为陶器和瓷器，在希腊文中意为火烧成的制
品，陶瓷是以粘土为原料烧成一种多晶多相（气、液、 晶和非晶）聚集体；
• 分惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷
• 惰性生物陶瓷：非降解性陶瓷、碳
• 活性生物陶瓷：羟基磷灰石、磷酸三 钙、珊瑚
•
骨发生（OSTEOINTEGRATE）
•
骨传导（OSTEOCONDUCTIVE）
•
骨诱导（OSTEOINDUCTIVE, or
osteogenesis）
4.1.1 氧化铝陶瓷
• 发展历史 • 1932年开始应用于医学领域 • 1963年氧化铝陶瓷人工骨 • 1964年牙科移植物 • 1968年多孔氧化铝与人体肌肉-骨骼系统相连 • 1970年氧化铝陶瓷球，窝及不锈钢杆全髋关节 • 1981年氧化铝陶瓷全膝关节 • 1982年 Mittelmeier型氧化铝陶瓷球窝与CoCrMo合金杆
脊椎 固定用的水泥锚、移植骨的固定
.
图4-5 氧化铝人工股骨柄
图4-6、暨南大学生物医学工程所开发氧化铝产品
4.1.2 其他氧化物生物陶瓷
除了常用的氧化铝生物陶 瓷外，惰性氧化物生物陶瓷还有 氧化锆、氧化镁、氧化硅以及混 合氧化物陶瓷。各自在性能上都 具有自己的特点。
4.1.3 羟基磷灰石陶瓷
5)烧结温度对机械强度的影响
图4-4、烧结温度对材料硬度和弯度强度的影响 A：对硬度影响，B：对弯曲强度的影响（○真空●空气■潮湿条件）
与烧结温度对密度的影响类似,在空气或真空条件下,烧结温度过高或过 低均降低材料的硬度和强度,但在潮湿环境中由于有水分补充进晶格,使材 料的硬度和强度随烧结温度的升高而上升 。
Cal/goC 10-6/oC
3.93 40000
4000
3.5
2200 2050
0.25
6.6
9.2
.
电阻率
Ω /cm 10
表4-5、单晶和多晶氧化铝陶瓷的性能比较 .
性能
单晶体
多晶体
.
外观
无色透明
白色（黄白色）
抗压强度（MPa）
500
500
拉伸强度（MPa）
65
25
抗折强度（MPa）
130
50
抗弯断裂强度（MPa） 1300
抗压强度（MPa） 400 420 500 660 800 940 1110 1150 1200
抗折强度（MPa） 83 106 125 134 151 187 219 248 247
弹性模量（GPa） 108 120 146 230 271 318 321 365 400
氧化铝单晶的生产方法及硫酸铝铵的分解过程：
(μm)
(5000psi)
(2000F/2小时)
(3000F/2小时)
99.8+ <1
57-58
61-63
98.5-99.3
*收缩率数据斜杆前为长度方向, 斜杆后为直径方向。
.
收缩率*
. 14.2/12.8
表4-2、氧化铝含量对瓷体性能的影响
.
性能指标 含量（%） 60 65 72 80 85 90 95 97 99
↓
加适量氧化镁,950-1000oC
Al2O3 ↓
1300oC
Al2O3 ↓
加适量羧甲基纤维素
干磨
↓
加HCl, 料:球:水=1:2:0.9-1
湿磨
↓
24-36h
真空处理
成型\干燥
↓
900-950oC
素烧
修坯
↓
1860oC
烧结
检验
高纯氧化铝粉体的基本性能参数 ：
表4-1、氧化铝粉体的特性参数
纯度 平均粒径 压缩密度% 煅烧密度% 烧结密度%
（4）烧结温度对材料性能的影响
1)烧结温度对密度、孔隙率的影响（羟基磷灰石为例）
密度 g/cm3
○真空●空气■潮湿 条件
A
孔 隙 率 （ % ）
B
烧结温度
烧结温度
图4-3、烧结温度对材料密度和孔隙率的影响 A：对密度，B：对孔隙率
在潮湿条件下（有水分补充到晶格中去）随烧结温度的提高，材料的 孔隙率下降，密度升高，但烧结密度在空气或真空条件下有峰值，即低温 烧结不完全，而高温有部分化学成分分解，这两种情况均导致密度下降。