Спікання глиноземної кераміки

У сучасному матеріалознавстві та інженерії матеріали можна розділити на три основні категорії: метали, органічні полімери та кераміка. Серед них глиноземна кераміка, завдяки своїм чудовим комплексним властивостям, стала однією з найбільш широко вироблених і застосовуваних сучасних керамічних виробів. Вони мають високу механічну міцність (міцність на вигин до 300-400 МПа), високий питомий опір (10¹⁴-10¹⁵ Ω·см), чудові ізоляційні властивості, високу твердість (твердість за Роквеллом HRA80-90), високу температуру плавлення (приблизно 2050℃), відмінну корозійну стійкість і хімічну стабільність, а також виявляють специфічні оптичні властивості та іонну провідність. З цих причин глиноземна кераміка широко використовується в багатьох галузях високих технологій, включаючи машинобудування (таких як зносостійкі деталі та ріжучі інструменти), електроніку та енергетику (підкладки для інтегральних схем, ізоляційні оболонки), хімічну промисловість (стійкі до корозії облицювання реакторів), біомедицину (штучні суглоби, зубні імплантати), будівництво (куленепробивна броня, спеціальне скло) та аерокосмічну промисловість. (високотемпературні вікна, обтічники).

У процесі підготовкиглиноземної кераміки, кожен етап — обробка сировини, формування, спікання та подальша обробка — має вирішальне значення. В даний час спікання є основним процесом для виготовлення глиноземної кераміки. Цей процес включає обробку при високій температурі для ущільнення зеленого тіла, сприяння росту зерна та розвитку пористості, утворюючи остаточну мікроструктуру. Після завершення спікання мікроструктура та властивості матеріалу в основному визначаються, що робить його надзвичайно складним модифікувати в подальших процесах. Таким чином, поглиблені дослідження механізму спікання та ключових факторів впливу, таких як характеристики частинок сировини та вибір допоміжних засобів спікання, мають значну теоретичну та інженерну цінність для оптимізації властивостей глиноземної кераміки та розширення діапазону її застосування.

1. Вступ доГлиноземна кераміка

Оксид алюмінію (Al₂O₃) є однією з найбільш часто використовуваних сировинних матеріалів у сучасній кераміці. За вмістом Al₂O₃ його можна розділити на типи високої чистоти (≥99,9%) і звичайні (75%–99%). Високочиста кераміка з оксиду алюмінію має надзвичайно високі температури спікання (1650–1990 ℃) і може пропускати 1–6 мкм інфрачервоне світло, що зазвичай використовується в натрієвих лампах, платино-платинових тиглях, підкладках інтегральних схем та високочастотних ізоляційних компонентах. Глинозем класифікується на кілька типів залежно від вмісту Al₂O₃, включаючи 99%, 95%, 90% і 85%. 99% глинозему використовується у високотемпературних тиглях, керамічних підшипниках і зносостійких ущільненнях; 95% глинозему підходить для корозійностійких і зносостійких середовищ; і 85% оксиду алюмінію, завдяки додаванню тальку, має оптимізовані електричні властивості та механічну міцність, що робить його придатним для вакуумної упаковки електронних пристроїв.

Глинозем існує в різних кристалічних формах (алотропних кристалах), найпоширенішими з яких є α-Al₂O₃, β-Al₂O3 та γ-Al₂O3. α-Al₂O₃ (структура корунду) є найбільш стабільною формою, що належить до тригональної кристалічної системи, і є єдиною природною стабільною кристалічною формою оксиду алюмінію (як корунд і рубін). Він відомий своєю високою твердістю, високою температурою плавлення, чудовою хімічною стабільністю та діелектричними властивостями, і є основою для виготовлення високоефективної глиноземної кераміки.

2. Спікання глиноземної кераміки

Спікання відноситься до процесу нагрівання порошку або пресованих пресованих матеріалів при температурі, нижчій за температуру плавлення їхніх основних компонентів, а потім охолодження їх відповідним чином для отримання щільних полікристалічних матеріалів. Цей процес забезпечує зростання шийки частинок шляхом дифузії, міграції меж зерен і усунення пор, що в кінцевому підсумку призводить до високоякісних керамічних матеріалів високої щільності. Рушійною силою є тенденція до зменшення поверхневої енергії системи — ультрадисперсні порошки мають високу питому поверхню та високу поверхневу енергію, а під час спікання зв’язування частинок і зменшення пористості призводять до термодинамічної стабільності системи.

Залежно від наявності або відсутності рідкої фази спікання можна розділити на твердофазне спікання та рідкофазне спікання. Такі оксиди, як Al₂O₃ і ZrO₂, часто можна ущільнити за допомогою твердофазного спікання; тоді як ковалентна кераміка, така як Si₃N₄ і SiC, потребує спікаючих допоміжних засобів для утворення рідкої фази для сприяння спіканню. Рідкофазне спікання включає три стадії: перегрупування частинок, розчинення-осадження та формування твердофазного каркасу. Відповідна рідка фаза може сприяти ущільненню, але надмірна рідка фаза може призвести до аномального росту зерна.

Процес спікання в основному включає три стадії: Початкова стадія: перегрупування частинок, точки контакту утворюють шийки, а пори з’єднуються; Середня стадія: межі зерен формуються та пересуваються, пори поступово закриваються, щільність значно зростає; Пізніша стадія: зерна продовжують рости, і окремі пори поступово зникають або залишаються на межах зерен.

Semicorex пропонує індивідуальні пропозиціїГлиноземні керамічні вироби. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com