燒結(jié)溫度對氧化鋁陶瓷有何影響？如何讓氧化鋁陶瓷“降溫”？

氧化鋁陶瓷

（1）燒結(jié)溫度對氧化鋁陶瓷的體積收縮率有很大的影響，溫度越高，體積收縮率越大。

（2）燒結(jié)溫度對氧化鋁陶瓷的體積密度、吸水率和氣孔率均有很大影響，溫度越高，體積密度越大，吸水率和氣孔率越小。

（3）燒結(jié)溫度越高，抗彎強(qiáng)度和維氏硬度也越大。

（4）氣孔率減小，真實密度增大。這是因為隨著燒結(jié)溫度的升高，試樣的晶粒長大的越多，使得試樣中間的空隙越小，所以氣孔率減小，真實密度增大。

（5）XＲD分析結(jié)果表明，燒結(jié)溫度越高，衍射峰變得越尖銳，非晶態(tài)組織慢慢變成晶態(tài)，說明Al2O3的結(jié)晶程度比較好。當(dāng)燒結(jié)溫度超過某個臨界值時，晶粒的平均粒徑反而減小。

（6）在不同的燒結(jié)溫度下，試樣中的氧化鋁晶粒的形貌有所不同，說明燒結(jié)溫度對所制備試樣的成形有很大的影響。

（7）對于未添加ZrO2的純Al2O3燒結(jié)試樣，隨燒結(jié)溫度的升高，試樣的相對密度由1500℃時的81.73%增加到1600℃時的97.48%，有較為明顯的提升。

（8）ZrO2添加劑的加入和燒結(jié)溫度的提高，均能有效提高試樣的抗彎強(qiáng)度。

綜上，適當(dāng)?shù)奶岣邿Y(jié)溫度對氧化鋁陶瓷的致密度、抗彎強(qiáng)度、硬度、吸水率、氣孔率及機(jī)電性能均有一定的影響。

如何讓氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度降下來？

前面我們講到，由于燒結(jié)溫度高，需要消耗大量的能源，對熱工設(shè)備的要求也高，因而在一定程度上限制了它的使用范圍。從節(jié)約能源、降低排放量、保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，氧化鋁陶瓷的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)成為了重要的研究方向。

目前，對于降低氧化鋁陶瓷燒結(jié)溫度方面的研究較多，歸納起來主要有3個方面：提高原料粉體的細(xì)度和活性；采用特殊燒結(jié)工藝；添加燒結(jié)助劑。

1、提高原料粉體的細(xì)度和活性

對原料進(jìn)行制備時，最重要的是控制所制得的粉末原料的粒徑。粒徑應(yīng)該微細(xì)，因為燒結(jié)是通過表面張力來使物質(zhì)遷移而得到實現(xiàn)。高溫氧化物較難燒結(jié)，原因之一是它們有較大的晶格能和較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。質(zhì)點遷移需要較高的活化能，即活性較低。采用晶粒小，比表面積大，表面活性高的單分散超細(xì)Al₂O₃粉料，由于顆粒間擴(kuò)散距離短，只需要較低的燒結(jié)溫度和燒結(jié)活化能。

目前，制備超細(xì)活化易燒結(jié)Al₂O₃粉體的方法分為兩大類，一類是機(jī)械法，另一類是化學(xué)法。機(jī)械法是用機(jī)械外力作用使Al₂O₃粉料顆粒細(xì)化，常用的粉碎工藝有球磨粉碎、振磨粉碎、砂磨粉碎、氣流粉碎等，其中砂磨是制備超細(xì)陶瓷粉體的有效途徑之一。

近年來，采用濕化學(xué)法制備超細(xì)高純粉體技術(shù)得到較快發(fā)展，其中較為成熟的是溶膠-凝膠法，可以制備傳統(tǒng)方法無法制備的材料。溶膠高度穩(wěn)定，可將多種金屬離子均勻、穩(wěn)定地分布于膠體中，通過進(jìn)一步脫水形成均勻的凝膠（無定形體），再經(jīng)過合適的處理便可獲得活性極高的超微粉混合氧化物或均一的固溶體。

2、添加燒結(jié)助劑，優(yōu)化配方體系

燒結(jié)助劑可以形成晶間液相或與基體形成固溶。燒結(jié)助劑的作用機(jī)制是燒結(jié)助劑形成的晶間液相有利于晶界遷移，并且能夠加快燒結(jié)時物質(zhì)的傳輸速率。而燒結(jié)助劑與基體形成的固溶，可以促進(jìn)缺陷數(shù)量的增加，達(dá)到活化晶格促進(jìn)致密化的目的。近來，有研究報道表明可通過在Al₂O₃引入添加劑，在Al₂O₃陶瓷中原位生成片晶，起到類似晶須對材料強(qiáng)韌化的作用，片晶分布均勻，與基體物理、化學(xué)相容性好，大大提高了材料的力學(xué)性能；另外，通過加入添加劑和預(yù)埋晶種可以獲得織構(gòu)化的顯微結(jié)構(gòu)。

就燒結(jié)助劑來說，歸納起來有兩類：

（1）與Al₂O₃低溫生成液相的添加劑

與Al₂O₃低溫生成液相的添加劑有SiO₂、MgO、CaO、BaO、SrO等堿土金屬的氧化物，它們多為立方密堆積、NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。

（2）與Al₂O₃晶體生成固溶體的添加劑