Нискотемпературна технология на синтероване на алуминиева керамика

Понастоящем технологията за нискотемпературно синтероване на различна алуминиева керамика може да бъде обобщена в три аспекта: обработка на суровини, проектиране на формули и процес на синтероване. Следните са обобщени съответно.

1. Чрез намаляване размера на частиците на алуминиев прах и увеличаване на активността на праха, температурата на синтероване на порцелановото тяло може да бъде намалена.

Прахът има по-висока свободна енергия на повърхността. Повърхностната енергия на праха е вътрешната движеща сила на синтероване. Следователно, колкото по-фини са частиците от прах Al2O3, толкова по-висока е степента на активиране, толкова по-лесно е синтероване на праха и по-ниска Температурата на синтероване е. При нискотемпературната технология на синтероване на алуминиевата керамика това е едно от важните средства за използване на високоактивния алуминиев прах като суровина, така че технологията за приготвяне на прах се превръща в основна връзка в нискотемпературната технология на синтероване на керамика.

Понастоящем методите за приготвяне на ултрафин активиран лесно синтериран алуминиев прах са разделени на две категории, едната е механичен метод, другата е химически метод.

Механичен метод

Частицата Al2O3 се рафинира чрез механична външна сила. Често използваната технология за трошене включва смилане на топки, смилане с вибрации, смилане на пясък, смилане с въздушен поток и т. Н. Въпреки че е ефективно да се увеличи специфичната повърхност на праха чрез механично смачкване, обикновено е в състояние само да намали средната частица размер на праха до около 1 м или малко по-фин. Освен това, той има широк диапазон на разпределение на частиците и е лесен за внасяне на примеси.

Химичен метод

През последните години производството на ултрафин и високочист Al2O3 на прах чрез мокър химически метод се развива бързо, сред които зол-гел методът е по-зрял.Поради високата стабилност на зола, различни метални йони могат да бъдат равномерно и стабилно разпределени в колоида, чрез по-нататъшна дехидратация, за да се образува еднороден гел (аморфно тяло), и след това след подходящо третиране може да се получи изключително висока активност на ултрафин прахообразен смесен оксид или еднороден твърд разтвор.

2. Намалете температурата на синтероване на порцелановото тяло чрез проектиране и допиране на формула от порцеланов материал

Температурата на синтероване на алуминиевата керамика се определя главно от съдържанието на алуминиев оксид в химичния й състав. Колкото по-високо е съдържанието на алуминий, толкова по-висока ще бъде температурата на синтероване на порцелановите материали. В допълнение, това е свързано и със системата за композиране на порцеланови материали, съотношението на състава и добавените видове. Следователно, на предпоставката да гарантираме, че керамичното тяло може да отговаря на целта и техническите изисквания на продукта, можем да изберем разумен система от керамичен материал чрез проектиране на формула и добавете подходящи добавки, за да подпомогнете изпичането, така че да намалите температурата на синтероване на алуминиевата керамика, доколкото е възможно.

Понастоящем добавките, добавени в конструкцията на формулировката, могат да бъдат разделени на две категории според техния различен механизъм за насърчаване на алуминиево-керамичното синтероване, а именно добавките, образуващи нова фаза или твърд разтвор, и добавките, образуващи течна фаза.

Първа категория: добавки, образуващи нова фаза или твърд разтвор с алуминиев триоксид

Такива добавки са оксиди, близки до решетъчните константи на алуминиев оксид, като TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 и др. Този вид добавка насърчава синтезирането на алуминиев порцелан с известна редовност:

А. Добавките, които могат да образуват краен твърд разтвор с алуминий, имат по-голям охлаждащ ефект от тези, които образуват непрекъснат твърд разтвор;

Б. Добавките с променлив валентен йон имат по-голям ефект от добавките с постоянна валентност;

В. Катионните добавки с висока цена на електроенергията имат по-голям охлаждащ ефект.

Трябва да се отбележи, че тъй като този вид добавка се синтерова при липса на течна фаза (рекристализационно синтероване), порите в кристала се запълват трудно, херметичността е лоша и електрическите свойства намаляват повече, което трябва да се вземе в дизайна на формулировката.

Вторият вид: добавката, която образува течна фаза при изпичане

Химичните компоненти на този вид добавка са предимно SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO и др. Те могат да образуват бинарни, тройни или множество евтектични вещества с други компоненти в процеса на изпичане. Температурата на синтероване на алуминиевата керамика е значително намалена поради до ниската температура на образуване на течната фаза. Когато се появи значително количество (около 12%) от течната фаза, твърдите частици имат определена разтворимост в течната фаза и твърдите частици могат да бъдат овлажнени от течната фаза, насърчаването на синтероването също е по-съществено. Механизмът на действие се крие в силата на омокряне и повърхностното напрежение на течната фаза върху повърхността на твърдата фаза, които правят твърдите частици близо и запълват порите.

Освен това, поради високата повърхностна активност на фините и дефектни кристали в процеса на синтероване, разтворимостта в течната фаза е много по-голяма от тази на големите кристали. По този начин, в процеса на синтероване, малките и средните кристали растат непрекъснато, порите намаляват и настъпва рекристализация. За да се предотврати прекомерен растеж на зърната поради прекристализация и да повлияе на механичните свойства на керамиката, е необходимо да се изберат някои добавки, които не оказват влияние или дори инхибират растежа на зърната при проектирането на формули, като като MgO, CuO и NiO.

3. Приемете специален процес на синтероване, за да намалите температурата на синтероване на порцелановото тяло

В процеса на горещо пресоване на синтероване, когато зеленото тяло се загрява и поставя под налягане едновременно, синтероването не се завършва само чрез дифузия и пренос на маса. По това време пластмасовият поток играе важна роля. Температурата на синтероване на зеленото тяло ще бъде много по-ниска от атмосферното синтероване, така че синтероването чрез горещо пресоване е една от важните технологии за намаляване на температурата на синтероване на керамиката Al2O3.

Понастоящем има два вида методи за горещо пресоване: синтероване под налягане и високотемпературно изостатично пресоване (HIP). Методът HIP може да направи тялото подложено на изотропно налягане, а микроструктурата на керамиката е по-еднородна от метода на синтероване под налягане.

В случая на алуминиев порцелан, ако обикновеното агломериране под нормално налягане трябва да бъде изгорено до висока температура над 1800 ℃, агломерацията при горещо налягане при 20MPa, при ниска температура около 1000 ℃ е уплътнена. Технологията за горещо пресоване не само може значително да намали температурата на синтероване на алуминиевата керамика, но също така инхибира растежа на зърната и получава плътна алуминиева керамика с висока якост микрокристална, особено подходяща за синтероване на прозрачна алуминиева керамика и керамична корунд. на аниони, а редукционната атмосфера е благоприятна за увеличаване на свободните места на аниони, което може да насърчи процеса на синтероване. Следователно, вакуумно синтероване и синтероване на водородна атмосфера са ефективни помощни средства за реализиране на нискотемпературно синтероване на алуминиева керамика.

В реалния производствен процес, за да се получат най-добрите всеобхватни икономически ползи, споменатите по-горе техники с ниско изпичане често се използват в сътрудничество помежду си, сред които методът за добавяне на добавки за изпичане има характеристиките на ниска цена, добър ефект и лесен и практичен процес в сравнение с други методи.Той се използва широко в производството на алуминиев порцелан, алуминиев порцелан и корунд порцелан.

В допълнение, от гледна точка на материалите, чрез технологията за модифициране на допинга, механичните и електрическите свойства на алуминиевата керамика могат да бъдат значително подобрени, а керамичното тяло с ниско съдържание на алуминий може да замени керамичното тяло с високо съдържание на алуминий, което също е ефективно технически средства, често използвани от предприятията за намаляване на температурата на синтероване на глиноземните керамични изделия.