氧化鋁陶瓷原料成本低、性能優(yōu)良，是現(xiàn)代工程技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的陶瓷之一，從親民的日常廚具到高端的航天科技都能看見(jiàn)它的身影。但盡管都是氧化鋁陶瓷，不同應(yīng)用還是會(huì)有不同要求的——比如說(shuō)在電子陶瓷中，99瓷以及97瓷主要用作集成電路基片，由于集成電路必須具有高度平坦光滑的平面，為了保證基片經(jīng)仔細(xì)拋光后具有極高的表面光潔度，基片本身必須充分致密，而且應(yīng)保證晶粒細(xì)小，晶粒結(jié)合性能才能良好。

氧化鋁基片

高致密性帶來(lái)的好處還有很多，比如說(shuō)晶粒排列緊密，就能更好地承受外界的載荷或腐蝕性物質(zhì)的浸蝕，不易形成破壞性的突破點(diǎn)。不過(guò)要獲得足夠致密的氧化鋁陶瓷并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。由于陶瓷材料的性能很大程度上與其制造工藝手段關(guān)系密切，因此必須要控制好生產(chǎn)條件才能得到滿意的成果。具體需要注意哪些地方，下面便來(lái)看一看。

原料的選擇

選擇陶瓷粉體時(shí)，要特別注意純度。雖然有機(jī)雜質(zhì)在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)被燒掉，但卻會(huì)在致密化的過(guò)程中將形成不規(guī)則的孔洞；而無(wú)機(jī)雜質(zhì)則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應(yīng)或殘留在基體中形成微裂紋。這些微結(jié)構(gòu)上的缺陷勢(shì)都會(huì)對(duì)氧化鋁陶瓷的致密化有明顯影響。因此，采用高純度Al₂O₃粉末是制備性能優(yōu)良的氧化鋁陶瓷的重要前提條件。

原料成分的均勻性

為了降低陶瓷體的燒結(jié)溫度，粉料在燒結(jié)前要添加適當(dāng)?shù)奶砑觿虼嘶炝系馁|(zhì)量也是影響陶瓷燒結(jié)體的重要因素。如果混不均勻，局部成分就會(huì)偏離整體配比，出現(xiàn)局部添加劑較少，氧化鋁在低溫難以燒結(jié)，而添加劑多的地方熔點(diǎn)較低，易出現(xiàn)液相，晶粒急速生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致制品的顯微結(jié)構(gòu)不均勻，致密度不高的后果。

原料粒度

一般原料顆粒越細(xì)，燒結(jié)時(shí)間就越短。這是因?yàn)轭w粒越細(xì)，它們之間的接觸越緊密，燒結(jié)時(shí)擴(kuò)散路徑較短，同時(shí)燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力-表面能也越大。但是過(guò)細(xì)也不行，因?yàn)轭w粒表面活性過(guò)高可能會(huì)吸附雜質(zhì)造成粉料的不純凈，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致成型比較困難。所以生產(chǎn)高致密陶瓷選取的粉料一般都是0.1um~1um粒徑范圍的。

氧化鋁坯體的成形

高致密度的獲得在很大程度上受到成型壓力的影響。為了保證致密度較高，一般成型壓力較大。目前高性能氧化鋁陶瓷成型方法主要有等靜壓法、注漿法、熱壓注法、擠壓法、壓延法等。

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化學(xué)鍵的牢固性使得燒結(jié)要在很高的溫度下（一般為1800℃）進(jìn)行才能實(shí)現(xiàn)。但即使是高溫下的普通燒結(jié)，燒結(jié)體的燒結(jié)性能也總不能達(dá)到人們的要求。為了降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的致密化燒結(jié)，提高燒成體的性能，生產(chǎn)中均采用特殊的燒結(jié)手段，目前常用的燒結(jié)方法有熱壓燒結(jié)、氣氛燒結(jié)、真空熱壓燒結(jié)等。

燒結(jié)助劑對(duì)氧化鋁燒結(jié)的影響

由于Al₂O₃原子間化學(xué)鍵是共價(jià)鍵和離子鍵，鍵合能較大，所以燒結(jié)時(shí)傳質(zhì)較為困難。如果不摻雜任何燒結(jié)助劑，那氧化鋁的燒結(jié)溫度將高達(dá)1800℃，在如此高的燒結(jié)溫度下，將促使晶粒長(zhǎng)大，氣孔難以排除，導(dǎo)致材料力學(xué)性能降低，氣密性變差。不僅增加了陶瓷的制備成本，而且達(dá)不到技術(shù)要求。

所以一般會(huì)在Al₂O₃中添加適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑來(lái)降低燒結(jié)溫度，改善陶瓷微觀結(jié)構(gòu)組織，實(shí)現(xiàn)高致密度和低氣孔率以求提高其強(qiáng)韌性，進(jìn)而達(dá)到在較低溫度下獲得性能優(yōu)良陶瓷的目的。添加劑一般可分為兩類：一是與Al₂O₃生成固溶體，一般為變價(jià)氧化物，主要有TiO₂、Cr₂O₃、Fe₂O₃與MnO₂等；二是能生成液相，降低燒成溫度而促進(jìn)Al₂O₃的燒結(jié)，主要有高嶺土、SiO₂、CaO、MgO等。

資料來(lái)源：

燒結(jié)工藝及燒結(jié)助劑對(duì)氧化鋁陶瓷性能的影響，鄭黎明。

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