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浅谈纳米氧化铝对氧化铝陶瓷的影响
作者: 发布日期:2020-07-28

  氧化铝陶瓷是一种以a-Al2O3为主要晶相的结构陶瓷材料。由于它的高熔点,高硬度,耐热性,耐腐蚀性和电绝缘性,它可以在恶劣的条件下使用。氧化铝陶瓷以其低廉的价格和成熟的生产技术,是目前应用最广泛、产量最大的陶瓷材料之一,主要用于刀具、耐磨零件和生物陶瓷。此外,它还广泛应用于能源、航空航天、化学、化工和电子等领域。

  然而,由于普通氧化铝陶瓷的低韧性和高脆性,限制了其应用领域。此外,烧结温度高也是限制其应用的主要原因。为了获得具有高硬度和结晶度的陶瓷材料,必须在相对高的烧结温度下烧结,这将不可避免地导致能量消耗的增加。

氧化铝陶瓷

  近年来,由于对材料性能的要求越来越高,人们提出了各种方法来改善氧化铝陶瓷的性能,包括热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和添加添加剂。采取一些新措施后,氧化铝陶瓷的抗折强度和硬度都有很大提高。

  上个世纪以来,纳米技术蓬勃发展,各种纳米材料不断涌现。纳米科技的进步对氧化铝工业产生了深远的影响,并为纳米技术的广泛应用带来了一个全新的研究方向。纳米材料作为一种特殊的功能材料,具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨、耐高温、高绝缘、高抗氧化等优良特性,广泛应用于精密陶瓷、生物陶瓷、化学催化剂、耐火材料、集成电路和航空航天等领域。

  作为同一种物质,纳米和氧化铝有着不同的优势。那么,在氧化铝陶瓷中加入一定量的纳米材料会有什么效果呢?

  对氧化铝陶瓷性能的影响

  1、对绿体的影响

  在制备氧化铝陶瓷时,加入一定量的纳米材料。在成型过程中,纳米粉末可以完全填充到氧化铝粉末的空隙中,可以降低孔隙率,提高成型坯体的强度,有利于烧结。

  2、烧结的影响

  对烧结温度的影响

  由于纳米氧化铝尺寸小、表面活性高,添加一定量的纳米氧化铝可以有效提高坯体表面的扩散速率,降低烧结温度,提高烧结制品的致密化程度。

  这是因为nano-氧化铝具有大量的界面,提供了短程扩散路径和高扩散速率,使得烧结材料的驱动力急剧增加,大大加快了整个烧结过程,大大降低了烧结温度。

  对结晶度的影响

  当氧化铝陶瓷的烧结温度降低时,结晶度不会降低。所谓结晶度是指在烧结过程中原子按照一定的规则排列的程度,即结晶部分的质量或体积占总质量或体积的百分比,换句话说,即烧结后产品结晶面积的比例。结晶度不同,材料的物理力学性能也不同,材料的电学和光学性能也在一定程度上受到结晶度的影响。

  3、对机械性能的影响

  ①提高氧化铝陶瓷的硬度。

  ②提高氧化铝陶瓷的强度。

  ③氧化铝陶瓷的弹性模量增加,韧性提高。

氧化铝陶瓷

  相比之下,纯纳米陶瓷的物理性能要比普通氧化铝陶瓷好得多,但是纳米陶瓷的制备工艺复杂,成本高。此外,氧化铝陶瓷具有优异的性能,因此在某些情况下,可以选择性地添加一些纳米材料来提高性能,这不仅保证了产品质量,提高了生产效率,而且降低了生产成本。

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