氧化铝陶瓷收缩率的影响因素研究

《氧化铝陶瓷收缩率的影响因素研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2010年第11期（第170期）佛山陶瓷21Research&Discussion研究与探讨氧化铝陶瓷收缩率的影响因素研究李建忠，张勇，徐大余(中国铝业股份有限公司郑州研究院，郑州450041)摘要：本文研究了氧化铝粉体的转化率、粒径和晶体形貌对烧结体的收缩性能的影响，结果表明，α-相含量越高，陶瓷收缩率越小；粒度越细，陶瓷收缩率越大；晶体形貌越趋于球形化，陶瓷的轴向收缩率和径向收缩率越接近。关键词：收缩率；陶瓷；氧化铝1引言2.2仪器与设备激光粒度仪：helos/BF型，德国SYMPATEC公司；氧化铝陶瓷是以

2、Al2O3为主要原料（含量在45%以X-射线衍射仪：X’PertPro型，飞利浦公司；上），配以成瓷的其它成分，经过高温烧结的陶瓷材料。氧扫描电子显微镜：JSM-6360V型，日本电子公司；化铝陶瓷尤其是氧化铝含量超过95%的陶瓷（俗称95快速研磨机：KYM-S，咸阳金宏通用机械有限公司；瓷），产品性能优异，具有高强度、高硬度、高耐磨、耐高箱式电阻炉：SX2-121-16，宜兴市前锦炉业设备有限公司。温、耐腐蚀、高绝缘等特点。2.3试样制备与测试氧化铝陶瓷在烧结成瓷的过程中，收缩率是一个非将待测α-Al2O3粗粉

3、样品由快速研磨机研磨20min，常重要的指标，直接关系到陶瓷制件的尺寸公差和成品在105℃下烘干4h，称取样品10g，在100MPa下压成直率，尤其是如电子基板之类的产品，尺寸稍有偏差就会导径为22mm的圆柱状。每种样品制备3个标本，然后在致产品报废。而各陶瓷生产企业的工艺、配料、成形设备1580℃保温2h烧结。所采用的α-Al2O3物理化学指标如和模具尺寸等存在差异，同一氧化铝原料在不同企业存表1所示。在不同的收缩率，应用有所不同。因此，研究氧化铝收缩表1试验用α-Al2O3的物理化学指标率的影响因素，针对不同

4、应用领域和工艺开发不同的氧化铝原样品Al2O3SiO2Fe2O3Na2OI.Lα-相含量料，对个性化的客户提供个性化的产品具有重要的实际意义。编号%（≥）（%）（%）（%）（%）（%）本文从氧化铝形貌、α-相转化率、粒度分布等方面进A-199.80.020.020.080.0893.2行试验研究，探讨上述因素影响收缩率的规律，并形成科A-299.80.020.020.050.0695.3学的收缩率检测方法。A-399.80.020.020.060.0697.0A-499.80.020.020.080.0795.2

5、A-599.80.020.020.060.0695.82实验A-699.80.020.020.070.0695.3A-799.80.020.020.050.0696.32.1原材料A-899.80.020.020.050.0696.1α-Al2O3：99.7%，由中国铝业郑州研究院提供。A-999.80.020.020.050.0696.422FOSHANCERAMICSVol.20No.11（SerialNo.170）采用激光粒度仪测定研磨后的α-Al2O3的粒度分布。大，坯体的压实密度越来越大，而烧结密度越来

6、越小，收烧结后样品的径向收缩率为：（坯体直径-烧结后直径）/坯缩率越来越小。上述结果反映出，一方面，随着原晶的增体直径；轴向收缩率为：（坯体高度-烧结后高度）/坯体高大，氧化铝粉体堆积密度增大；另一方面，随着原晶的增度；压实密度为：坯体质量/坯体体积；烧结密度为：烧结后大，氧化铝粉体的活性变差。而氧化铝陶瓷致密化的推动［2］质量/烧结后体积。力是颗粒的表面能，所以粉体越细，表面能就越大，烧结速度也越快，陶瓷就越致密，相应的收缩率就越大，反之，粉体越粗，密度越低，收缩率就越小。3结果与讨论3.3结晶形貌对收缩率的影

7、响选取不同结晶形貌的氧化铝样品，样品的电镜照片3.1α-相转化率对收缩率的影响如图1所示，样品收缩率测试结果如表4所示。样品A-7选取三种结晶粒度相近（结晶在2.5~3.5μm之间），晶体形貌如图1（a）所示，主要为圆片状结晶，原晶尺寸在但通过矿化剂和烧成制度控制不同α-相转化率的氧化2.5~5μm之间。样品A-8晶体形貌如图1（b）所示，以类铝样品（转化率由X-Ray衍射仪测定），按2.3制备样品，球形结晶为主，夹杂少量圆片状结晶，原晶尺寸在2.5~测定样品在1580℃温度下的烧结收缩率，结果如表2所示。5μm

8、之间。样品A-9晶体形貌如图1（c）所示，主要为类由表2可知，A-1、A-2、A-3三个样品的结晶大小相近，α-相转化率A-1＜A-2＜A-3。压片试验结果表明，三个3样品的压实密度大致相近，在2.43~2.46g/cm之间，而烧结后密度A-1＞A-2＞A-3，相差较大，对应的收缩率A-1＞A-2＞A-3。结果说明，α-Al2O3相转化率的高低直接反映了α-Al2O3的活