氧化鋁陶瓷是現(xiàn)代工程技術(shù)中應(yīng)用Z廣泛的陶瓷之一，從貼近人們的日常廚具到高端的航天科技，都可以看到其低廉的成本和優(yōu)異的性能。然而，盡管它們都是氧化鋁陶瓷，不同的應(yīng)用對——仍有不同的要求。例如，在電子陶瓷中，99陶瓷和97陶瓷主要用作集成電路襯底。因?yàn)榧呻娐繁仨毦哂懈叨绕教购凸饣钠矫妫詾榱舜_保襯底在被仔細(xì)拋光后具有非常高的表面光潔度，襯底本身必須足夠致密，并且晶粒尺寸應(yīng)該很細(xì)，使得晶粒鍵合性能可以很好。

高密度帶來許多好處。例如，如果晶粒排列緊密，就能更好地承受外部載荷或腐蝕物質(zhì)的腐蝕，不易形成破壞性的突破點(diǎn)。然而，獲得致密的氧化鋁陶瓷并不那么簡單。由于陶瓷材料的性能在很大程度上與其制造技術(shù)密切相關(guān)，因此有必要控制生產(chǎn)條件以獲得令人滿意的結(jié)果。具體需要注意什么地方，我們來看看下面。

原材料的選擇

選擇陶瓷粉末時(shí)，應(yīng)特別注意純度。盡管有機(jī)雜質(zhì)會在燒結(jié)過程中燃燒，但在致密化過程中會形成不規(guī)則的孔。然而，無機(jī)雜質(zhì)可能在高溫下與陶瓷粉末反應(yīng)或留在基體中形成微裂紋。這些微結(jié)構(gòu)上的潛在缺陷會對氧化鋁陶瓷的致密化產(chǎn)生明顯的影響。因此，使用高純Al2O3粉末是制備性能優(yōu)良的氧化鋁陶瓷的重要前提。

原材料的一致性成分

為了降低陶瓷坯體的燒結(jié)溫度，燒結(jié)前應(yīng)在粉末中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿虼嘶旌狭系馁|(zhì)量也是影響陶瓷燒結(jié)體的一個(gè)重要因素。如果混合不均勻，一些部分成分將偏離總比例，導(dǎo)致一些部分添加劑較少，氧化鋁難以在低溫下燒結(jié)，而熔點(diǎn)較低的地方有更多的添加劑，這易于液相和快速晶粒生長，Z終導(dǎo)致不均勻的微觀結(jié)構(gòu)和低密度的產(chǎn)品。

氧化鋁陶瓷的制備工藝過程，氧化鋁陶瓷制備要點(diǎn)有哪些呢

原材料的粒度

通常，原料顆粒越細(xì)，燒結(jié)時(shí)間越短。這是因?yàn)轭w粒越細(xì)，它們之間的接觸越緊密，燒結(jié)過程中的擴(kuò)散路徑越短，燒結(jié)驅(qū)動力-表面能越大。然而，過細(xì)是不可接受的，因?yàn)檫^高的顆粒表面活性可能吸附雜質(zhì)，導(dǎo)致粉末不純，同時(shí)，這將導(dǎo)致成型困難。因此，選擇用于生產(chǎn)高密度氧化鋁陶瓷的粉末通常在0.1um ~ 1um的范圍內(nèi)。

氧化鋁坯體的形成

高密度的獲得在很大程度上受成型壓力的影響。為了確保高密度，成型壓力通常較高。目前，高性能氧化鋁陶瓷方法的成型主要包括等靜壓成型、注漿成型、熱壓成型、擠壓成型和壓延成型。

氧化鋁陶瓷的燒結(jié)

燒結(jié)是陶瓷制備的關(guān)鍵階段。由于Al2O3的強(qiáng)化學(xué)鍵，燒結(jié)只能在很高的溫度(一般為1800)下實(shí)現(xiàn)。然而，即使是普通的高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)體的燒結(jié)性能也不能滿足人們的要求。為了降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的致密燒結(jié)，提高燒結(jié)體的性能，生產(chǎn)中采用了特殊的燒結(jié)方法。目前常用的燒結(jié)方法方法包括熱壓燒結(jié)、氣氛燒結(jié)、真空熱壓燒結(jié)等。

燒結(jié)助劑對氧化鋁燒結(jié)的影響

由于Al2O3原子間的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵和離子鍵，結(jié)合能大，所以燒結(jié)過程中很難進(jìn)行傳質(zhì)。如果不摻雜燒結(jié)助劑，氧化鋁燒結(jié)溫度將高達(dá)1800.在如此高的燒結(jié)溫度下，晶粒長大將被促進(jìn)，氣孔將難以消除，材料的機(jī)械性能將降低，氣密性將變得更差。這不僅增加了陶瓷的制備成本，而且不符合技術(shù)要求。

因此，通常在Al2O3中加入適當(dāng)?shù)臒Y(jié)添加劑，以降低燒結(jié)溫度，改善氧化鋁陶瓷微觀結(jié)構(gòu)，達(dá)到高密度和低孔隙率，從而提高其強(qiáng)度和韌性，進(jìn)而達(dá)到在較低溫度下獲得性能優(yōu)異的陶瓷的目的。添加劑一般可分為兩類：一類是與Al2O3形成固溶體，Al2O 3一般是變價(jià)氧化物，主要包括二氧化鈦、三氧化二鉻、三氧化二鐵和二氧化錳;二是能產(chǎn)生液相，降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)Al2O3的燒結(jié)，主要包括高嶺土，二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等。