氧化铝陶瓷简述.ppt

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1、第三章氧化铝陶瓷第一节氧化物陶瓷概述一种或两种以上的氧化物原子结合主要以离子键为主，存在部分共价键。高熔点，良好的电绝缘性能，优异的化学稳定性和抗氧化性。第二节氧化铝陶瓷概述一、氧化铝陶瓷组成又称刚玉瓷，以a－Al2O3为主晶相的陶瓷材料。根据Al2O3含量：75瓷、85瓷、95瓷和99瓷。主晶相：莫来石瓷、刚玉—莫来石瓷和刚玉瓷添加剂：铬刚玉、钛刚玉。1912年氧化铝陶瓷刀具1931年德国SiemensHalske公司将氧化铝陶瓷应用于火花塞材料，并获得“SinterKorund”专利。热震性能差1970sAl2O3+TiO2复合陶瓷刀具二、分

2、类：（1）高纯Al2O3陶瓷99.9％，Tm=20500C烧结温度：16500C－19500C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（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－16000C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Al2O3化工、耐磨陶瓷配件Al2O3密封、气动陶瓷配件单相Al2O3陶瓷组织95瓷纺织件

3、99瓷纺织件氧化铝耐高温喷嘴氧化铝陶瓷转心球阀氧化铝陶瓷密封环氧化铝陶瓷坩埚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三、βAl2O3多铝酸盐矿物，RO.6Al2O3、R2O.11

4、Al2O3[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。粉体的制备成型烧结第四节氧化铝陶瓷的制备工艺一、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等杂质溶解

5、铝土矿NaOH溶液过滤残渣二氧化碳酸化过滤滤液灼烧NaAlO2Al(OH)3Al2O3残渣：钠长石及Fe和Ti杂质1150—1200溶解铝土矿NaOH溶液过滤残渣二氧化碳酸化过滤滤液灼烧NaAlO2Al(OH)3Al2O31150—1200B：贫矿石酸化H2SO4C：高纯度AL2O3熔融铝土矿Al2O32000－2400电弧炉人造刚玉、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3、原料处理（1）：预烧使γAl2O3转变成稳定的αAl2O3，避免氧化铝陶瓷在烧结过程中因晶型转变产生裂纹。利用晶型转变产生热

6、应力，Al2O3原料脆性提高，易于原料进一步细化可以排除原料中的Na2O，提高原料纯度关键指标：预烧温度（1300－1400）预烧温度过低，晶型不能完全转变预烧温度过高，粉体发生烧结，不易粉碎且活性降低。添加剂：H3BO3、AlF3、NH4F等。（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

7、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。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

8、，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