Спекание глиноземной керамики

В современном материаловедении и технике материалы можно разделить на три основные категории: металлы, органические полимеры и керамика. Среди них глиноземная керамика благодаря своим превосходным комплексным свойствам стала одной из наиболее широко производимых и применяемых передовых керамик. Они обладают высокой механической прочностью (прочность при изгибе до 300-400 МПа), высоким удельным сопротивлением (10¹⁴-10¹⁵ Ом·см), отличными изоляционными свойствами, высокой твердостью (твердость по Роквеллу HRA80-90), высокой температурой плавления (около 2050℃), отличной коррозионной стойкостью и химической стабильностью, а также обладают специфическими оптическими свойствами и ионной проводимостью. По этим причинам глиноземная керамика широко используется во многих высокотехнологичных областях, включая машиностроение (например, износостойкие детали и режущие инструменты), электронику и энергетику (подложки интегральных схем, изолирующие оболочки), химическую промышленность (коррозионностойкие футеровки реакторов), биомедицину (искусственные суставы, зубные имплантаты), строительное машиностроение (пуленепробиваемая броня, специальное стекло) и аэрокосмическую промышленность (высокотемпературные окна, обтекатели).

В процессе подготовкиглиноземная керамикаКаждый этап — обработка сырья, формовка, спекание и последующая обработка — имеет решающее значение. В настоящее время спекание является основным процессом изготовления глиноземной керамики. Этот процесс включает в себя высокотемпературную обработку для уплотнения сырого тела, ускорения роста зерен и развития пористости, формируя окончательную микроструктуру. После завершения спекания микроструктура и свойства материала по существу определяются, что чрезвычайно затрудняет его модификацию в ходе последующих процессов. Поэтому углубленное исследование механизма спекания и ключевых влияющих факторов, таких как характеристики частиц сырья и выбор вспомогательных средств для спекания, имеет важное теоретическое и инженерное значение для оптимизации свойств глиноземной керамики и расширения области ее применения.

1. Введение вглиноземная керамика

Глинозем (Al₂O₃) является одним из наиболее часто используемых сырьевых материалов в современной керамике. По содержанию Al₂O₃ его можно разделить на высокочистые (≥99,9%) и обычные (75–99%). Керамика из оксида алюминия высокой чистоты имеет чрезвычайно высокие температуры спекания (1650–1990 ℃) и может передавать инфракрасный свет длиной волны 1–6 мкм, обычно используемый в натриевых лампах, платино-платиновых тиглях, подложках интегральных схем и высокочастотных изолирующих компонентах. Глинозем подразделяется на несколько типов в зависимости от содержания Al₂O₃, включая 99%, 95%, 90% и 85%. 99% глинозем используется в высокотемпературных тиглях, керамических подшипниках и износостойких уплотнениях; 95% оксид алюминия пригоден для коррозионностойких и износостойких сред; и 85% оксида алюминия благодаря добавлению талька имеет оптимизированные электрические свойства и механическую прочность, что делает его пригодным для вакуумной упаковки электронных устройств.

Глинозем существует в различных кристаллических формах (аллотропных кристаллах), наиболее распространенными из которых являются α-Al₂O₃, β-Al₂O₃ и γ-Al₂O₃. α-Al₂O₃ (структура корунда) является наиболее стабильной формой, принадлежащей тригональной кристаллической системе, и единственной встречающейся в природе стабильной кристаллической формой оксида алюминия (например, корунд и рубин). Он известен своей высокой твердостью, высокой температурой плавления, превосходной химической стабильностью и диэлектрическими свойствами и является основой для изготовления высокоэффективной глиноземной керамики.

2. Спекание глиноземной керамики.

Спекание — это процесс нагревания порошка или прессованных прессовок при температуре ниже температуры плавления их основных компонентов с последующим их соответствующим охлаждением для получения плотных поликристаллических материалов. Этот процесс обеспечивает рост шейки частиц за счет диффузии, миграции границ зерен и устранения пор, что в конечном итоге приводит к получению керамических материалов с высокой плотностью и высокими эксплуатационными характеристиками. Движущей силой является тенденция поверхностной энергии системы к уменьшению: ультрадисперсные порошки имеют высокую удельную поверхность и высокую поверхностную энергию, а во время спекания связывание частиц и уменьшение пористости приводят к термодинамической стабильности системы.

В зависимости от наличия или отсутствия жидкой фазы спекание можно разделить на твердофазное спекание и жидкофазное спекание. Оксиды, такие как Al₂O₃ и ZrO₂, часто можно уплотнить посредством твердофазного спекания; в то время как ковалентная керамика, такая как Si₃N₄ и SiC, требует вспомогательных средств для спекания для образования жидкой фазы, способствующей спеканию. Жидкофазное спекание включает три стадии: перегруппировку частиц, растворение-осаждение и формирование твердофазного каркаса. Соответствующая жидкая фаза может способствовать уплотнению, но избыток жидкой фазы может привести к аномальному росту зерна.

Процесс спекания в основном состоит из трех этапов: Начальный этап: перегруппировка частиц, точки контакта образуют шейки, поры становятся взаимосвязанными; Средняя стадия: границы зерен формируются и перемещаются, поры постепенно закрываются, плотность значительно увеличивается; Более поздняя стадия: зерна продолжают расти, а изолированные поры постепенно исчезают или остаются на границах зерен.

Semicorex предлагает индивидуальныеИзделия из глиноземной керамики. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com