氧化铝陶瓷简述
氧化铝陶瓷综述（原版）
氧化铝陶瓷综述（原版）目录摘要 .......................................................................................................................... ...... 1 正文： ...................................................................................................................... .......... 1 1氧化铝的同质多晶变体及其性能简介 . (1)1.1α-32OAl (1)1.2β-32OAl (1)1.3γ-32OAl ................................................................................................................. 1 2氧化铝陶瓷的分类及功能简介 . (2)2.1分类 (2)2.1.1氧化铝陶瓷按其中氧化铝含量不同分为高纯型和普通型两种。
.......... 2 2.1.2氧化铝陶瓷根据主晶相不同可分为刚玉瓷、刚玉—莫来石瓷及莫来石瓷。
....................................................................................................................... .......... 2 2.2功能........................................................................................................................2 3氧化铝陶瓷的原料及其加工 .. (3)3.1原料及其制备 ........................................................................................................ 3 3.232O Al 的预烧 . (4)3.332O Al 粉体的制备 .................................................................................................. 4 4氧化铝陶瓷的成型工艺 . (5)4.1成型辅助剂............................................................................................................ 5 4.2成型方法 . (5)4.2.1模压成型...................................................................................................... 5 4.2.2等静压成型.. (5)4.2.3注浆成型......................................................................................................5 4.2.4凝胶注模成型.............................................................................................. 5 4.2.5热压铸成型.. (6)5烧结 (6)5.1烧结方法 (6)5.1.1常压烧结法.................................................................................................. 6 5.1.2热压烧结和热等静压烧结.. (6)5.1.3液相烧结法 (6)5.1.4其它烧结方法 (7)5.2影响氧化铝陶瓷烧结的因素 (7)5.2.1成型方法的影响 (7)5.2.2烧结制度的影响 (7)5.2.3烧结气氛的影响 (7)5.2.4辅助剂的影响 (7)5.2.5烧结方法的影响 (8)6氧化铝陶瓷的后加工处理 (8)7氧化铝陶瓷的应用和发展现状 (8)7.1机械方面 (8)7.2电子、电力方面 (8)7.3化工方面 (8)7.4医学方面 (9)7.5建筑卫生陶瓷方面 (9)7.6其它方面 (9)参考文献 (9)氧化铝陶瓷综述摘要本文简述了氧化铝陶瓷的功能及在各行业的应用，详细论述了氧化铝陶瓷的加工、成型及制备和制备过程中各工序对制品可能产生的影响以及通常会出现的问题与相应的解决方法。
氧化铝陶瓷材料
氧化铝陶瓷材料
氧化铝陶瓷是一种重要的工业陶瓷材料，具有优异的耐磨、耐
高温、绝缘和化学稳定性等特点，被广泛应用于机械、电子、化工、航空航天等领域。
本文将从氧化铝陶瓷的制备、性能和应用等方面
进行介绍。
首先，氧化铝陶瓷的制备主要有干法和湿法两种方法。
干法制
备主要是通过氧化铝粉末经过成型、烧结等工艺制成陶瓷制品。
而
湿法制备则是将氧化铝粉末与添加剂混合后制成泥料，再经过成型、干燥、烧结等工艺制成陶瓷制品。
在制备过程中，控制烧结温度、
压力和时间等参数对氧化铝陶瓷的性能具有重要影响。
其次，氧化铝陶瓷具有优异的性能。
首先是耐磨性，氧化铝陶
瓷的硬度高，耐磨性好，能够在恶劣的工作环境下长时间保持稳定
的性能。
其次是耐高温性，氧化铝陶瓷能够在高温下保持稳定的性能，不易发生变形和烧蚀。
此外，氧化铝陶瓷还具有优异的绝缘性
能和化学稳定性，能够在化工领域和电子领域得到广泛应用。
最后，氧化铝陶瓷在工业领域有着广泛的应用。
在机械领域，
氧化铝陶瓷常用于制造轴承、密封件、刀具等耐磨零部件，能够提
高设备的使用寿命和稳定性。
在电子领域，氧化铝陶瓷常用于制造绝缘子、电子陶瓷等产品，能够保证电子设备的安全和稳定运行。
在化工领域，氧化铝陶瓷常用于制造化工设备的耐磨、耐腐蚀零部件，能够提高设备的使用寿命和安全性。
此外，氧化铝陶瓷还在航空航天、医疗器械等领域得到广泛应用。
总之，氧化铝陶瓷作为一种重要的工业陶瓷材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，相信氧化铝陶瓷将会在更多领域展现出其独特的价值。
氧化铝陶瓷板
氧化铝陶瓷板氧化铝陶瓷板：性能、应用与制备技术综述摘要：氧化铝陶瓷板是一种重要的陶瓷材料，具有优良的绝缘性能、高耐热性和化学稳定性，因此在许多应用领域得到了广泛的应用。
本文综述了氧化铝陶瓷板的性能特点、应用领域以及制备技术，以期为相关研究和应用提供参考。
1.引言氧化铝陶瓷板是一种由氧化铝（Al2O3）作为主要成分的陶瓷材料。
由于其特殊的化学和物理性质，它在电子、电力、航空航天、机械制造等领域具有广泛的应用。
本文将对氧化铝陶瓷板的性能、应用以及制备技术进行综述。
2.性能特点2.1绝缘性能氧化铝陶瓷板具有优异的绝缘性能。
它能够有效阻隔电流的流动，表现出很低的导电性能。
这使得氧化铝陶瓷板在电子设备、电力传输等方面有着广泛的应用。
2.2高耐热性氧化铝陶瓷板的耐热性也是其重要的性能之一。
由于其高熔点和优良的热传导性能，它能够承受高温环境下的使用，具有很强的耐火性。
因此，在航空航天、石油化工等行业中被广泛应用于高温炉窑、储气罐等设备中。
2.3化学稳定性氧化铝陶瓷板在常见酸、碱和有机溶剂等腐蚀介质中表现出很好的化学稳定性。
这使得它能够在恶劣的环境条件下长期稳定地使用，如化学实验室、化工设备等场合。
3.应用领域3.1电子领域氧化铝陶瓷板作为一种绝缘性能优异的陶瓷材料，广泛应用于电子领域。
它可用于制造集成电路基板、电子元件封装等。
3.2电力传输领域由于氧化铝陶瓷板的绝缘性能好，它在电力传输领域有着重要的应用。
它可以用于制造高压输电线路的绝缘支撑、绝缘子等。
3.3航空航天领域氧化铝陶瓷板具有优异的耐热性能，能够在高温环境下长期稳定地使用。
因此，在航空航天领域，它广泛应用于航空发动机、航天器的隔热、传热等方面。
3.4机械制造领域氧化铝陶瓷板在机械制造领域也有着重要的应用。
它可以用于制造陶瓷刀具、陶瓷轴承等机械零部件。
4.制备技术4.1传统制备技术传统的氧化铝陶瓷板制备技术主要包括干压成型法、注浆成型法等。
干压成型法是将经过细磨处理的氧化铝粉末在一定的压力下压制成型；注浆成型法是将氧化铝粉末与稳定剂、浆料等混合后注入模具中进行成型。
氧化铝陶瓷简述说课讲解
• 小于1μm占15－30％，若大于40％，烧结时会出现严 重晶粒长大。
• 5μm的颗粒大于10—15％会明显妨碍烧结。 • 成型方式不同： • 注浆成型小于2μm的粉体应达到70%—85% • 半干压成型小于2μm的粉体应达到50%—70%
球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨
• 干磨和湿磨
• 球磨：外加1％－3％的助磨剂，如：油酸
• 粉体在粉碎过程中，受到热作用或机械力的撞击、 碾压、剪切，使原来完整晶格结构受到不同程度 的破坏，在颗粒内部出现裂纹、位错，表面原子 会出现不同程度的偏离，甚至会呈现无定形状态。 即增加了颗粒的缺陷能，质点更容易脱离原有位 置的束缚，便于材料在烧结过程中的物质的传递 或转移。
• 总之，粉末微细化，能加速粉料在烧结过程中动 力学过程、降低烧结温度和缩短烧结时间、改善 和提高陶瓷的各项性能。
• 三、 βAl2O3 • 多铝酸盐矿物，RO.6Al2O3、R2O.11Al2O3
• [NaO]-1层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠 堆积而成。
• 材料强度低、不能用于结构材料，介电损耗大， 不能用于机电材料。
• Na＋完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在 这个平面内可快速扩散，呈现离子型导电。如： 300度，钠离子扩散系数达1×10-5cm2/s导电率达 3×10-3s/m
• 一、γAl2O3
• 水铝矿及氢氧化铝矿等氧化铝水化物的脱水过程 中生成的过渡氧化铝。
• 六方晶系，尖晶石结构。
晶格常数较大，密度低，结构松散，良好吸附力。 高温不稳定
1200度转化为αAl2O3 多孔材料，吸附剂
• 二、αAl2O3 • 三方晶系，刚玉型结构
• 结构最紧密，活性低，温度稳定，电学性 能和机电性能优良
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。
简述氧化铝陶瓷的生产工艺
简述氧化铝陶瓷的生产工艺氧化铝陶瓷是一种常见的陶瓷材料，其生产工艺主要包括选材、制备、成型、烧结和加工等环节。
首先，选材是氧化铝陶瓷生产的第一步。
氧化铝是一种常见的无机物，可以通过矿石提取或通过化学反应合成。
选材的关键是保证原料的纯度和稳定性，以确保最终产品的质量。
此外，还可以添加一些其他化学物质，如增强材料、稳定剂和颜料等，以提高氧化铝陶瓷的性能和外观。
其次，制备是指对原料进行预处理。
通常，原料会经过研磨和混合等处理，以使其颗粒尺寸均一，并达到所需的粒度。
可以使用球磨机、振动磨机或气流磨机等设备进行研磨，然后通过混合设备将不同的原料混合均匀，以确保最终产品的化学成分相对稳定。
接下来，成型是氧化铝陶瓷生产的关键步骤之一。
通常有多种成型方法可选择，如压制、注塑和注浆等。
其中，压制是最常用的一种方法，利用模具对原料进行压制，使其具有所需的形状和尺寸。
注塑和注浆是将原料放入注塑机或注浆机中，通过模具或挤出机将原料注射成型。
无论采用何种方法，都需要考虑原料的流动性和形状保持性，以确保成型的精度和一致性。
烧结是氧化铝陶瓷生产中的关键步骤之一。
烧结是通过高温处理，使成型体结合成坚固的陶瓷材料。
通常，高纯度的氧化铝陶瓷需要经过两次烧结过程：预烧和终烧。
预烧是在较低温度下使成型体变得致密，去除一部分残余物质和水分。
终烧是在更高温度下进行，以使陶瓷材料达到所需的密度和机械强度。
烧结条件的选择和控制对最终产品的性能和质量至关重要。
最后，加工是氧化铝陶瓷生产中的最后一步。
加工通常包括切割、抛光、镂空和修整等过程，以使最终产品达到所需的形状和表面精度。
这些加工过程可以通过机械加工、激光加工和化学加工等方式进行。
加工的目的是提高氧化铝陶瓷的装配性能和外观质量。
总结起来，氧化铝陶瓷的生产工艺包括选材、制备、成型、烧结和加工等环节。
通过精确的控制和合理的操作，可以生产出具有优良性能和高质量的氧化铝陶瓷产品。
同时，不断改进工艺参数和技术手段，可以进一步提高氧化铝陶瓷的生产效率和陶瓷材料的性能，满足不同领域和应用对高性能陶瓷的需求。
氧化铝陶瓷 氧化锆陶瓷 氮化硅陶瓷
氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷是现代工业中应用较为广泛的特种陶瓷材料，它们具有优异的性能，被广泛用于高温、高压、耐磨、绝缘、耐腐蚀等领域。
下面将对这三种陶瓷材料进行介绍和比较。
一、氧化铝陶瓷1.1 氧化铝陶瓷概述氧化铝陶瓷是由氧化铝粉末制成，在高温下烧结而成的一种陶瓷材料。
它具有高硬度、耐磨、高温稳定性、化学稳定性等优点，被广泛用于制造工具、轴承、夹具、瓷砖等领域。
1.2 氧化铝陶瓷的特性氧化铝陶瓷具有以下特性：（1）高硬度：氧化铝陶瓷的硬度接近于金刚石，具有优异的耐磨性。
（2）高温稳定性：氧化铝陶瓷在高温下仍能保持稳定的物理和化学特性。
（3）化学稳定性：氧化铝陶瓷具有良好的耐腐蚀性，不易受化学腐蚀。
（4）绝缘性能：氧化铝陶瓷具有良好的绝缘性能，被广泛用于电子元件等领域。
1.3 氧化铝陶瓷的应用氧化铝陶瓷被广泛用于制造高速切削工具、陶瓷轴承、导热陶瓷、电子元件等领域。
因其优异的性能，在航空航天、制造业、电子领域有着重要的应用价值。
二、氧化锆陶瓷2.1 氧化锆陶瓷概述氧化锆陶瓷是以氧化锆粉末为主要原料，经过成型、烧结等工艺制成的一种高性能陶瓷材料。
它具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀等特点，被广泛用于医疗器械、航空航天及其他领域。
2.2 氧化锆陶瓷的特性氧化锆陶瓷具有以下特性：（1）高强度：氧化锆陶瓷的抗弯强度和抗压强度较高。
（2）高韧性：氧化锆陶瓷在高强度的同时具有较高的韧性，不易发生断裂。
（3）耐磨性：氧化锆陶瓷表面光滑，耐磨性能优秀。
（4）耐腐蚀性：氧化锆陶瓷具有良好的耐腐蚀性，不易受化学物质的侵蚀。
2.3 氧化锆陶瓷的应用氧化锆陶瓷被广泛用于医疗器械、航空航天、化工设备等领域。
其在人工关节、瓷牙、高温热电偶等方面有着重要的应用。
三、氮化硅陶瓷3.1 氮化硅陶瓷概述氮化硅陶瓷是以氮化硅粉末为主要原料，经过成型、烧结等工艺制成的一种高性能陶瓷材料。
它具有高硬度、高强度、高热导率等特点，被广泛用于机械制造、光学工业等领域。
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四、Al2O3陶瓷的加工
第五节 常见氧化铝陶瓷
• • • • 一、氧化铝陶瓷组成和性能关系 1、瓷料的高温下挥发 Al2O3高温下挥发性较弱 MgO较高的挥发性、形成镁铝尖晶石后挥发 性下降，但仍然很高 • Al2O3黑瓷中，着色剂FeO、MnO、CoO、NiO、 Cr2O3较低温度下具有明显的蒸气压。 • CaO挥发性较 • BaO、SiO2挥发性较强，但与Al2O3形成化合 物后挥发性较弱
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。 • 陶瓷材料的挥发性小， 蒸气压很低，一般在陶 瓷烧结过程中不常见。
• （2）、扩散 • 晶粒各部分存在缺陷浓度时，质点（或空 位）借助浓度梯度推倒而迁移的过程。 • 添隙离子扩散<<空位扩散 • 表面扩散、界面扩散和体积(晶格）扩散 • Al2O3陶瓷中Al和O均需迁移，通常扩散较 慢的离子迁移控制整个烧结速度。
• （a）：与Al2O3形成固溶体，TiO2、Cr2O3、MnO2。 固溶时，使Al2O3产生缺陷，活化晶格，促进烧结。 • TiO2 0.5－1％时降低烧结温度150—200度；促进晶粒 长大，可达200－350μm，有利于热稳定性提高。 • MnO2降低烧结温度100—150度，促进晶粒长大 • （b）：在烧结时生成“液相”，降低烧结温度。 • 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
6、氧化铝陶瓷的烧结影响因素
• （1）、烧成制度 • 早期不宜升温过快，会导致早期致密化速度过 快，不要在早期形成封闭气孔。 • 保温时间延长，烧成温度提高，质点迁移扩散 充分，陶瓷致密度提高。 • 过分延长保温时间或提高温度，晶粒粗大，体 密度下降。
• （2）、烧成气氛
• 氧的气压愈低愈有利于烧结。CO和H2混合气氛最容易完 成。但是H2气氛下，晶粒粗大。而Ar和空气气氛更易得 到细晶粒陶瓷
• （3）、黏滞和塑性流动
• A：陶瓷高温时，形成黏性“液体”，相邻颗 粒中心相互逼近，增加接触面积，发生颗粒间 的粘合力作用，形成一些封闭气孔。而封闭气 孔在外界玻璃相包裹压力下发生黏性流动而致 密化。
• B：高温时，表面能使晶体产生位错， 质点通过整排原子的运动或晶面滑移来 实现物质传递。
• （4）、溶解—沉淀机理
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，Leabharlann 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。 • 产品的性状、大小、复杂性与精度要求。 • 成型时的缺陷，很难在烧成过程中消除
• • • •
（2）99瓷 99 ％， 烧结温度：17000C 坩锅、耐火炉管、耐磨材料（水阀、密封件）
•3）95瓷 •95 ％，
•烧结温度：16500C
•中等耐腐烛材料、耐磨材料
• • • • • • •
（4）85瓷 85％， 烧结温度：14000C－1600 0C 致密的细晶结构，电真空装置 （5）75瓷 75％ 电阻瓷、集成电路封装管
• 1912年 氧化铝陶瓷刀具 • 1931年德国Siemens Halske公司将氧化铝陶瓷应 用于火花塞材料，并获得“Sinter Korund”专利。 • 热震性能差 • 1970s Al2O3+TiO2复合陶瓷刀具
• 二、分类：
• • • • • • • （1）高纯Al2O3陶瓷 99.9％，Tm=20500C 烧结温度：16500C－1950 0C 化学稳定性好， 代替Pt坩锅 导热性好，集成电路基板 绝缘性好， 高频绝缘材料 透光性、耐Na蒸气辅烛，钠灯管
三、 烧结
• 1、烧结：陶瓷生坯在高温下致密化过程和 现象的总称，主要发生发生晶粒和气孔尺 寸及其性状的变化。 • 2、烧结体变化 • 随温度上升和时间延长，固体颗粒相互键 连，晶粒长大，空隙和晶界减小，通过物 质传递，总体积收缩，密度增加，最后成 为坚硬的具有一定显维结构的多晶烧结体 • 坯体中晶粒配位性状的变化，如圆形晶粒 变成六角形密堆积，球形晶粒变成十四面 体密堆积
第四节
氧化铝陶瓷的制备工艺
• 粉体的制备 • 成型 • 烧结
一、原料的制备
• 1 工业原料的制备 • A：拜耳法（1889－1892年发明）
铝土矿： 主要成分为Al2O3还有少量的Fe2O3 等杂质
铝土矿 溶解
NaAlO2
NaOH溶液 残渣
二氧化碳
Al2O3
过滤
酸化
Al(OH)3
过滤
灼烧
滤液 1150—1200
• 三、 βAl2O3 • 多铝酸盐矿物，RO.6Al2O3、R2O.11Al2O3 • [NaO]-1层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠 堆积而成。
• 材料强度低、不能用于结构材料，介电损耗大， 不能用于机电材料。 • Na＋完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在 这个平面内可快速扩散，呈现离子型导电。如： 300度，钠离子扩散系数达1×10-5cm2/s导电率达 3×10-3s/m • 钠硫电池和钠溴电池的隔膜材料，广泛的应用于 电子手表、电子照相机、听诊器和心脏起搏器。
• 3、化学驱动力 • 烧结过程，陶瓷致密化，依靠物质传递和迁 移来实现。必须存在每个化学位梯度推动 • 粉体具有很大表面积，储藏大量的表面能 （几千J/mol) • 粉体制备过程中，粉体出现各种晶格缺陷， 具有大量的缺陷能（几千J/mol) • 但于活化能（几十万J/mol)相比过低，因此陶 瓷烧结需要高温来降低活化能势垒。 • 金属粉末0.3—0.4Tm，无机盐类0.57Tm，硅 酸盐0.8—0.9Tm
单相Al2O3陶瓷组织
Al2O3密封、气动 陶瓷配件
Al2O3化工、耐磨陶 瓷配件
95瓷纺织件
99瓷纺织件
氧化铝耐 高温喷嘴
氧 化 铝 陶 瓷 密 封 环
氧化铝陶瓷坩埚 氧化铝陶瓷转心球阀
第三节
氧化铝的结构
• 12种同质异晶体，1300度高温几乎完全转 化为αAl2O3 • 主要有三种： • αAl2O3，βAl2O3，γAl2O3
• 注浆成型： • 26—29％水＋10％阿拉伯树胶水溶液（浓度 10％）＋少量的苯＋AL2O3 • 干压法成型：成型压力60－100MPa • 7—8％羧甲基纤维素（浓度2％）或0.8％糊 精＋2.4％水＋AL2O3 • 挤压成型：糊精、工业糖浆、聚醋酸乙烯醇、 羧甲基纤维素、聚乙烯醇 • 热压成型： • 0.3—0.7％油酸＋16－18％石蜡＋AL2O3
• （2）原料粉碎 • 粉料微细化，表面原子数目增多，粉体具有较高 的化学表面能，利于粉体参与物理或化学发应 • 粉体在粉碎过程中，受到热作用或机械力的撞击、 碾压、剪切，使原来完整晶格结构受到不同程度 的破坏，在颗粒内部出现裂纹、位错，表面原子 会出现不同程度的偏离，甚至会呈现无定形状态。 即增加了颗粒的缺陷能，质点更容易脱离原有位 置的束缚，便于材料在烧结过程中的物质的传递 或转移。 • 总之，粉末微细化，能加速粉料在烧结过程中动 力学过程、降低烧结温度和缩短烧结时间、改善 和提高陶瓷的各项性能。
残渣：钠长石及Fe和Ti杂质
铝土矿
酸化
B：贫矿石
H2SO4 二氧化碳 Al2O3
溶解
NaAlO2
过滤
酸化
Al(OH)3
过滤
灼烧
NaOH溶液 残渣
滤液 1150—1200
C：高纯度AL2O3
铝土矿 电弧炉
Al2O3
熔融 2000－2400 人造刚玉、电熔刚玉
2、原料的要求
• • • • 化学组成精确 纯度高适当小的颗粒尺寸 颗粒分布范围窄 分散性好、无团聚
• 小于1μm占15－30％，若大于40％，烧结时会出现严 重晶粒长大。 • 5μm的颗粒大于10—15％会明显妨碍烧结。 • 成型方式不同： • 注浆成型小于2μm的粉体应达到70%—85% • 半干压成型小于2μm的粉体应达到50%—70%
球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨
• 干磨和湿磨 • 球磨：外加1％－3％的助磨剂，如：油酸 • 吸附于Al2O3粉体表面，形成具有一定离子场 分布的新表面 • A：分散效应： • 减弱粉体间相互作用力，提高分散性，强化研 磨效果 • B：润滑效应：粉料间相互作用力减弱，摩擦 力减小，流动性增加，利于粗颗粒暴露而永受 研磨作用，提高研磨效率 • C：劈裂效应：粉料受撞击与碾压作用时，会 出现裂纹，当应力去除时，裂纹会弥合，而助 磨剂会填塞于裂纹处，使之不弥合
• 一、γAl2O3
• 水铝矿及氢氧化铝矿等氧化铝水化物的脱水过程 中生成的过渡氧化铝。 • 六方晶系，尖晶石结构。 晶格常数较大，密度低，结构松散，良好吸附力。 高温不稳定 1200度转化为αAl2O3 多孔材料，吸附剂
• 二、αAl2O3 • 三方晶系，刚玉型结构 • 结构最紧密，活性低，温度稳定，电学性 能和机电性能优良
• 高温时，固体颗粒分散于液相中，在毛细 管力作用下，在颈部重新排列，成为更紧 密的堆积物体。
5、氧化铝陶瓷的烧结工艺
• • • • • • （1）、高温快烧 1750度，微晶结构 （2）、低温烧结 降低能耗、抑制晶粒长大 A：引入添加剂 促进烧结，增加陶瓷密度，控制晶粒尺 寸，改善陶瓷的物理、化学性能。
• 第三章 氧化铝陶瓷
第一节 氧化物陶瓷概述