烧结助剂是啥?它是如何让氧化铝陶瓷”降温”的?

烧结助剂是啥?它是如何让氧化铝陶瓷”降温”的?
众所周知,氧化铝陶瓷由于其具有⾼强度、⾼硬度、耐⾼温、耐腐蚀、化学稳定性良好等优异的性能,⽽且原料来源⼴泛、价格低廉,在电⼦、航空、机械、纺织、化⼯、建筑等领域得到了⾮常⼴泛的应⽤。然⽽,由于 Al 2 O 3 的熔点⾼达2050℃,氧化铝陶瓷的烧结温度也较⾼,这就需要消耗⼤量的能源,⽽且对设备的要求也较⾼。所以,降低氧化铝陶瓷的烧结温度⾮常重要。
(图⽚来源于⽹络)
⽬前降低氧化铝陶瓷烧结温度的⽅法很多,⽐如降低氧化铝粉的粒度、采⽤特殊的烧结⼯艺、添加烧结助剂等。
烧结助剂的作⽤机理
烧结是通过加热使原料粉体产⽣颗粒粘结、经过物质迁移使粉末体产⽣强度并导致致密化和再结晶的过程。普通陶瓷粉体之所以难于烧结,原因就在于其晶格能较⾼、晶体结构稳定,质点扩散需要较⾼的活性,即烧结激活能⼤,因此需要较⾼的温度。
普朗克常数常⽤烧结助剂体系
在实际⽣产中,单⼀助剂往往不能同时满⾜其烧结和机电性能的要求,⼀般情况下单⼀助剂在降低烧结温度的同时会导致陶瓷性能的降低,因此,采⽤多种不同助剂组成的复合添加剂要⽐单独使⽤其中⼀种助剂更为常见。
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CaO-MgO-S iO 2 体系
采⽤这⼀体系的烧结助剂,可在1500~1550℃左右合成氧化铝基陶瓷。MgO对氧化铝陶瓷的细晶显微结构起了重要作⽤,MgO在烧结中能维持CaO/SiO 2 ⽐,即维持烧结系统中的液相量,并有尖晶⽯、镁铝硅酸盐、铝硅酸盐、铝酸盐等多种第⼆相晶体⽣成,对晶界移动具有钉扎作⽤,它们有效地抑制了晶粒的⽣长;同时引⼊了少量的La 2 O 3 、Sm 2 O 3 等稀⼟氧化物,使Al 2 O 3 陶瓷的烧结温度下降⼤约30℃,其表⾯显微结构也有所改善,这主要是由于La 2 O 3 和Sm 2 O 3 为⽹络变性离⼦,能够分解熔体⽹络⽽促进烧结。
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MnO 2 -TiO 2 -MgO体系
通过加⼊MnO 2 -TiO 2 -MgO复相添加剂,在1300℃下可以获得相对密度为95%的氧化铝陶瓷,其中
MnO 2 可以促进烧结,⽽MgO起到了显微结构稳定剂的作⽤,在MnO 2 和MgO含量⼀定的情况下,加⼊少量TiO 2 可使氧化铝烧结获得良好的⼒学性能,再加⼊过量的TiO 2 反⽽使强度降低。
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CuO-TiO 2 体系
每个人的战争这⼀体系助剂具有良好的低温烧结特性。经研究发现,当掺⼊CuO-TiO 2 时,添加剂系统以形成液相的形式促进氧化铝烧结,添加剂含量的增加有助于氧化铝陶瓷的致密化,当CuO∶TiO 2 为1∶2、添加量为2wt%的时侯,在1300℃就能在⽆压烧结情况下达到99%的相对密度,并通过烧结动⼒学研究得到氧化铝样品的激活能为25.2kJ/mol,表明可能是铝离⼦和氧离⼦的扩散过程控制了氧化铝陶瓷的烧结。在此添加剂中继续掺⼊SiO 2 后,在1400℃时⽣成了各向异性晶粒,可以改善其断裂韧性。管理会计系统
总结
近年来学者们针对烧结助剂的研究已经做了⼤量⼯作,在满⾜低温烧成Al 2 O 3 陶瓷的同时,也在不断提⾼其机械性能
近年来学者们针对烧结助剂的研究已经做了⼤量⼯作,在满⾜低温烧成Al 2 O 3 陶瓷的同时,也在不断提⾼其机械性能和电性能。但⽬前的研究成果⼤部分主要还集中在实验室阶段,与实际⽣产联系得
不够紧密。降低复合烧结助剂的制造成本,不同成形⼯艺对烧结助剂的不同要求,低熔点烧结助剂氧化物之间的作⽤机理,烧结助剂在不同温度段的基础理论等⽅⾯还有待进⼀步研究。
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本文发布于:2024-09-22 06:41:39,感谢您对本站的认可!

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