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    納米氧化鋁陶瓷的特點及成形方法

    發布日期:2014年3月8日

    近年來,納米陶瓷受到人們普遍關注,由于這種陶瓷材料的晶粒、晶界以及它們之間的結合處在納米水平,細化晶界數量大幅度增加,可使材料的強度、韌性和超塑性大為提高,并對材料的電學、熱學、光學和磁學等性能產生重要影響。納米級氧化鋁陶瓷具有燒結溫度低,強度、韌性高等優點,已成為近年來材料科學工作者的主要研究目標之一。

    納米陶瓷的成形主要有:1) 干法成形: 干壓成形、冷等靜壓成形、超高壓成形、原位成形; 2) 濕法成形: 擠壓成形、離心注漿成形、滲透固化成形、凝膠直接成形、凝膠澆注成形、流延成形。

    控制納米結構陶瓷材料在燒結過程中的晶粒長大,已成為從事納米材料研究的科技人員關注的焦點。但是,目前要獲得大批量、高質量的納米粉體依然十分困難,生產成本還比較高。


    納米陶瓷可以細分為兩類:納米氧化鋁陶瓷和納米氧化鈦陶瓷

    納米氧化鋁陶瓷

    在粗晶氧化鋁陶瓷中添加納米Al2O3 粉,可以改善氧化鋁頭次燒結性能,降低其燒結溫度。

    氧化鋁微米粉體中添加納米α - Al2 O3 粉,在成型過程中,納米粉填充到微米粉的孔隙中,可使微米粉的孔隙減小; 提高成型壓力,粉體顆粒之間接觸緊密,氣孔數量減少。提高了陶瓷素坯的密度,有利于燒結,也使氧化鋁陶瓷燒結后的密度提高。

    隨著納米α - Al2 O3 粉添加量的增加以及成型壓力的提高,燒結后的氧化鋁陶瓷的維氏硬度和斷裂韌性都有所提高。

    因此,考慮在微米氧化鋁粉中添加納米氧化鋁粉,使素坯成型后獲得較佳的粒度級配,減小陶瓷素坯的孔隙尺寸,提高陶瓷的燒結活性; 同時在干壓成型過程中,提高成型壓力,以利于氣孔的排出,減少氣孔數量,獲得較為致密的陶瓷素坯,最終得到性能優良的Al2O3 陶瓷。

    納米氧化鈦陶瓷

    納米氧化鈦不僅在功能上具有特殊的介電性能、光學性能等,還表現出良好的力學性能,例如: 低溫超塑性、隨強度的增加材料的斷裂韌性不會降低等。H. J. Hofler等人用氣相沉積法制備的粉體進行研究,結果表明,納米粉體燒結前即為金紅石結構,因為不經歷由銳鈦礦相向金紅色相的轉變; 并且此時晶粒已開始長大,至900℃時致密達95%。有效降低了燒結溫度,層架了燒結過程的驅動力,同時亦能抑制材料致密過程中的晶粒長大。

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