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纳米氧化铝陶瓷的特点及成形方法

发布日期:2014年3月8日

近年来,纳米陶瓷受到人们普遍关注,由于这种陶瓷材料的晶粒、晶界以及它们之间的结合处在纳米水平,细化晶界数量大幅度增加,可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高,并对材料的电学、热学、光学和磁学等性能产生重要影响。纳米级氧化铝陶瓷具有烧结温度低,强度、韧性高等优点,已成为近年来材料科学工作者的主要研究目标之一。

纳米陶瓷的成形主要有:1) 干法成形: 干压成形、冷等静压成形、超高压成形、原位成形; 2) 湿法成形: 挤压成形、离心注浆成形、渗透固化成形、凝胶直接成形、凝胶浇注成形、流延成形。

控制纳米结构陶瓷材料在烧结过程中的晶粒长大,已成为从事纳米材料研究的科技人员关注的焦点。但是,目前要获得大批量、高质量的纳米粉体依然十分困难,生产成本还比较高。


纳米陶瓷可以细分为两类:纳米氧化铝陶瓷和纳米氧化钛陶瓷

纳米氧化铝陶瓷

在粗晶氧化铝陶瓷中添加纳米Al2O3 粉,可以改善氧化铝头次烧结性能,降低其烧结温度。

秒速快3氧化铝微米粉体中添加纳米α - Al2 O3 粉,在成型过程中,纳米粉填充到微米粉的孔隙中,可使微米粉的孔隙减小; 提高成型压力,粉体颗粒之间接触紧密,气孔数量减少。提高了陶瓷素坯的密度,有利于烧结,也使氧化铝陶瓷烧结后的密度提高。

随着纳米α - Al2 O3 粉添加量的增加以及成型压力的提高,烧结后的氧化铝陶瓷的维氏硬度和断裂韧性都有所提高。

因此,考虑在微米氧化铝粉中添加纳米氧化铝粉,使素坯成型后获得较佳的粒度级配,减小陶瓷素坯的孔隙尺寸,提高陶瓷的烧结活性; 同时在干压成型过程中,提高成型压力,以利于气孔的排出,减少气孔数量,获得较为致密的陶瓷素坯,最终得到性能优良的Al2O3 陶瓷。

纳米氧化钛陶瓷

纳米氧化钛不仅在功能上具有特殊的介电性能、光学性能等,还表现出良好的力学性能,例如: 低温超塑性、随强度的增加材料的断裂韧性不会降低等。H. J. Hofler等人用气相沉积法制备的粉体进行研究,结果表明,纳米粉体烧结前即为金红石结构,因为不经历由锐钛矿相向金红色相的转变; 并且此时晶粒已开始长大,至900℃时致密达95%。有效降低了烧结温度,层架了烧结过程的驱动力,同时亦能抑制材料致密过程中的晶粒长大。

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