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在一些先進陶瓷的制備生產中，MgO是一種常見的添加劑，它的作用是什么？在燒結過程中，它會帶給陶瓷哪些變化？下面我們通過幾個案例了解一下。

MgO對氧化鋁陶瓷的影響

1、MgO對氧化鋁陶瓷燒結溫度及致密化的影響

首先氧化鎂作為常見的燒結助劑，是能夠有效的降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度的。程誠等以高純ａ-Al2O3粉體為原料，MgO為燒結助劑，采用放電等離子燒結技術（SPS）制備氧化鋁陶瓷，研究了MgO添加量和燒結溫度對氧化鋁陶瓷致密化過程及顯微結構的影響，并分析了燒結過程中氣孔的擴散與演變。結果表明：添加適量MgO可以降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度，抑制晶粒長大，提高致密度，0.25％（質量分數(shù)）是MgO的最佳添加量。

2、MgO對氧化鋁陶瓷力學性能和晶粒生長方面的影響

王旭東等采用氧化鋁粉為原料、MgO為添加劑、兩步燒結工藝制備氧化鋁陶瓷，并分析添加劑的變化對氧化鋁陶瓷致密度、力學性能和微觀組織的影響規(guī)律。

研究發(fā)現(xiàn)隨著MgO添加量的提高，氧化鋁陶瓷燒結樣品的相對密度、抗彎強度與硬度呈先上升后略微下降的趨勢。當MgO含量低于固溶極限時，Mg加快了晶界擴散，對晶粒有一定的細化作用，致密度與力學性能較好；當MgO含量超過固溶極限時，雖然對晶粒細化作用增強，但在晶界形成的鎂鋁尖晶石會使氣孔排出受阻。

在晶粒生長方面，隨著MgO添加量的提高，樣品的晶粒大小和均勻性呈先上升后略微下降的趨勢。當MgO含量在0.25%時，平均粒徑最小，晶粒分布也較集中，性能最佳；當MgO含量在0.5%時，晶粒更細小，晶粒分布更均勻，最大的晶粒尺寸也只有2.2μm，但是致密度最差。

3、MgO對氧化鋁透明陶瓷光學性能的影響

MgO對氧化鋁透明陶瓷的力學性能及致密性的影響規(guī)律類似于普通氧化鋁陶瓷，合適的MgO添加量均對其力學性能、致密性、抑制晶粒生長有著積極作用。

而在透明氧化鋁陶瓷的光學性能方面，當MgO的摻雜量較低時，透明陶瓷的光透過率比較高，這是由于適量的MgO可以抑制晶界的快速移動，使得氣孔排出比較完全，陶瓷更加致密，透過率較高。

但隨著摻雜量的增加，MgO含量超過在Al2O3中的固溶度后，會局部形成第二相，形成光的散射中心，造成透明陶瓷透過率的下降。

MgO摻雜對氧化鋅線性陶瓷的影響

工業(yè)制造中的ZnO線性陶瓷電阻具有電阻率變化范圍大，通流密度大，非線性系數(shù)低，電阻溫度系數(shù)小的優(yōu)點，廣泛應用于電力-電子、交通、通信及家用電器等方面。但傳統(tǒng)的ZnO復合陶瓷仍存在許多問題，如結構均勻性差、工業(yè)生產重復率低、穩(wěn)定性差、理論研究不充分等。

2013年，何日清等研究了MgO摻雜對ZnO線性陶瓷電阻非線性系數(shù)、電阻率以及阻溫系數(shù)的影響，結果表明：MgO的添加有助于改善ZnO陶瓷電阻的阻溫系數(shù)，適量的MgO可促進燒結，提高陶瓷的致密度，但過量添加反而會使陶瓷致密度下降。

劉建科利用固相燒結法制備出基礎配方為ZnO?Al2O3?MgO?Fe2O3?TiO2?SiO2的ZnO線性陶瓷電阻。研究了MgO摻雜量對ZnO線性陶瓷電阻微觀結構、阻抗、阻溫特性和阻頻特性的影響。實驗也得出了在ZnO線性陶瓷電阻中，適量的摻雜MgO可以有效提高樣品的電阻率和阻溫系數(shù)的結論。

MgO對鐵電陶瓷的影響

1、MgO對鈦酸鍶鋇陶瓷的結構和性能的影響

鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷材料以它的高可調性和低介電損耗在作為相控陣中的移相器和微波頻率下的可調器件有非常好的應用前景。

由于目前的各種鐵電材料均存在某些方面的不足，通過各種手段提高其綜合性能，成為鈦酸鍶鋇材料實現(xiàn)大規(guī)模應用必須解決的關鍵問題。

除了用稀土元素離子進行A位摻雜取代， MgO、MgTiO3、Mg2SiO4等化合物加入到BST陶瓷和薄膜中也可以降低其介電常數(shù)和介電損耗。

2、MgO對BaTiO3基陶瓷性能的影響

涂偉等采用均勻沉淀法將MgO均勻地包覆在BaTiO3基陶瓷粉體表面，制備包覆MgO的BaTiO3基陶瓷復合粒子，研究了不同包覆量對BaTiO3基陶瓷的微觀結構、微觀形貌、介電性能、絕緣性能和擊穿電壓的影響。

實驗表明：包覆劑MgO能有效抑制晶粒長大，從而獲得晶粒均勻的陶瓷，此細晶效應是由于晶界區(qū)MgO的抑制作用；MgO有助于形成“殼一芯”結構晶粒，降低并展寬BaTiO3基陶瓷的ε峰，增加電阻率和擊穿電壓強度。

MgO對YAG透明陶瓷燒結性能的影響

YAG透明陶瓷具有熔點高（1950℃）、強度大、熱導率高、物理化學性能穩(wěn)定等特點，無論作為功能材料，還是作為結構材料都顯示出極佳的應用前景，氧化鎂（MgO）是其制備過程中常用的一種燒結助劑。

覃顯鵬等采用真空固相反應燒結技術制備了YAG透明陶瓷，深入研究了MgO作為燒結助劑，其添加量對YAG透明陶瓷顯微結構、光學透過率等性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)采用微量MgO作為燒結助劑，以及真空固相反應燒結的工藝，可以制備出高質量YAG透明陶瓷。

MgO作為燒結助劑，有利于控制晶界的擴散、晶粒的生長以及氣孔的排除。但隨著MgO含量的提高，過多量的添加會在陶瓷中形成第二相，或造成陶瓷燒結收縮過快形成氣孔而無法排除出晶粒，從而大大降低YAG陶瓷的透過率。

MgO對Sialon陶瓷的力學性能影響

Sialon是以Si3N4為基的固溶體，在合成Sialon時，由于Si3N4的擴散系數(shù)很低，一般在到達Sialon陶瓷燒結溫度時(大于1800℃)伴有分解反應發(fā)生，因此低溫燒結是制備Sialon陶瓷的發(fā)展方向。

范國峰等通過研究發(fā)現(xiàn)MgO提高了β-sialon陶瓷的致密度且降低了燒結溫度，隨著燒結溫度的升高，β-sialon陶瓷抗彎強度、斷裂韌性呈先增加后降低的變化規(guī)律，當燒結溫度為1600℃時制備的β-sialon陶瓷材料結合緊密，抗彎強度以及斷裂韌性達到最大。

總結

以上介紹的是MgO對幾種陶瓷的力學性能、顯微結構等多方面的影響，可以看到，MgO作為一種添加劑在先進陶瓷生產中的確發(fā)揮了重要作用。

參考來源：

[1]程誠等. MgO和燒結溫度對Al2O3陶瓷致密化過程的影響

[2]王旭東等.MgO添加量和燒結溫度對氧化鋁陶瓷燒結性能的影響

[3]劉建科等.MgO摻雜對氧化鋅線性陶瓷電阻的影響

[4]孫建英等.低摻雜量MgO對鈦酸鍶鋇陶瓷的結構和性能的影響

[5]覃顯鵬等.MgO對YAG透明陶瓷燒結性能的影響

[6]范國峰等.燒結助劑MgO和燒結溫度對β-Sialon陶瓷的力學性能影響

[7]涂偉等.包覆MgO對BaTiO3基陶瓷性能的影響