氧化鋁陶瓷

氧化鋁陶瓷是一種以a-Al2O3為主晶相的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，由于其本身具有高熔點、高硬度、耐熱、耐腐蝕、電絕緣性特性，因此，可以在較苛刻的條件下使用。氧化鋁陶瓷的價格低廉，生產(chǎn)工藝成熟，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用面最廣的陶瓷材料之一，主要應(yīng)用于刀具、耐磨部件及生物陶瓷領(lǐng)域。此外，它還廣泛應(yīng)用于能源、航空航天、化學化工電子等方面。

但由于普通氧化鋁陶瓷的韌性低、脆性大，使其應(yīng)用領(lǐng)域受限。此外，燒結(jié)溫度較高也是導(dǎo)致其應(yīng)用受限的一大原因。要想獲得較高硬度和結(jié)晶度的陶瓷材料，必須在相對較高的燒結(jié)溫度下進行燒結(jié)，這勢必導(dǎo)致能耗的提高。

近年來，由于對材料性能的要求越來越高，人們提出各種提高氧化鋁陶瓷性能的方法，其中主要有：熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)和加入添加劑等。采取一些新的措施后，使得氧化鋁陶瓷在抗彎強度和硬度等方面的性能大大地提高。

納米氧化鋁

自上個世紀以來，納米技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，各種納米材料不斷問世。納米科學技術(shù)的進步對氧化鋁產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響，為納米氧化鋁的廣泛應(yīng)用帶來了一個嶄新的科研方向，作為特種功能材料的納米氧化鋁，具有高硬度、高強度、耐腐蝕、抗磨損、耐高溫、高絕緣性、高抗氧化性等許多優(yōu)良的特性，因此大范圍應(yīng)用于精密陶瓷、生物陶瓷、化工催化劑、耐火材料、集成電路和航空航天等方面。

納米氧化鋁和氧化鋁作為同一種物質(zhì)，只不過粒度不同。那么，在氧化鋁陶瓷中摻入一定量的納米氧化鋁會有什么效果呢？

對氧化鋁陶瓷性能的影響

1、對坯體的影響

在制備氧化鋁陶瓷時添加一定量的納米氧化鋁，在成型過程中，納米粉料能夠充分填充到氧化鋁粉體空隙中，降低孔隙率，提高成型坯體強度，有利于燒結(jié)。

2、對燒結(jié)的影響

（1）對燒結(jié)溫度的影響

由于納米氧化鋁尺寸小，表面活性高，添加一定量的納米氧化鋁可有效提高坯料表面的擴散速率，降低燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)產(chǎn)物的致密化程度。

這是因為納米氧化鋁具有大量的界面，提供了短程擴散途徑及較高的擴散速率并使得材料的燒結(jié)驅(qū)動力也隨之劇增，大大加速了整個燒結(jié)過程，使得燒結(jié)溫度大幅度降低。

（2）對結(jié)晶度的影響

在降低氧化鋁陶瓷燒結(jié)溫度的同時，結(jié)晶度并不會因此而降低。所謂結(jié)晶度是材料在燒結(jié)過程中原子按照某種規(guī)則排列的結(jié)晶的程度，也就是結(jié)晶部分的質(zhì)量或體積對全體質(zhì)量或體積的百分數(shù)，換句話說就是燒結(jié)之后產(chǎn)品結(jié)晶區(qū)域所占的比例。結(jié)晶度不同，則材料的物理和機械性能不同，材料的電性能、光性能在相當?shù)某潭壬弦彩芙Y(jié)晶程度的影響。

3、對力學性能的影響

（1）提高氧化鋁陶瓷的硬度。

（2）提高氧化鋁陶瓷的強度。

（2）氧化鋁陶瓷彈性模量增加，提高韌性。

相比較而言，純納米氧化鋁陶瓷的物理性能要比普通氧化鋁陶瓷優(yōu)異得多，但納米氧化鋁的制備工藝復(fù)雜，成本較高，況且氧化鋁陶瓷本身就具有很優(yōu)異的性能，所以在某些情況下，可以選擇性的添加一些納米氧化鋁進行性能的提升，這樣既保證了產(chǎn)品品質(zhì)，提高了生產(chǎn)效率，又降低了生產(chǎn)成本。

參考來源：

[1]肖長江等.納米氧化鋁對氧化鋁陶瓷性能的影響.佛山陶瓷

[2]郝保紅等.納米三氧化二鋁對陶瓷燒結(jié)溫度的影響.北京石油化工學院

[3]武志富等.納米氧化鋁的制備方法研究進展

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