氧化鋁陶瓷原料成本低、性能優良，是現代工程技術中應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它的身影。但盡管都是氧化鋁陶瓷，不同應用還是會有不同要求的——比如說在電子陶瓷中，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，為了保證基片經仔細拋光后具有極高的表面光潔度，基片本身必須充分致密，而且應保證晶粒細小，晶粒結合性能才能良好。

氧化鋁基片

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

原料的選擇

選擇陶瓷粉體時，要特別注意純度。雖然有機雜質在燒結過程中會被燒掉，但卻會在致密化的過程中將形成不規則的孔洞；而無機雜質則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應或殘留在基體中形成微裂紋。這些微結構上的缺陷勢都會對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溫度，粉料在燒結前要添加適當的添加劑，因此混料的質量也是影響陶瓷燒結體的重要因素。如果混不均勻，局部成分就會偏離整體配比，出現局部添加劑較少，氧化鋁在低溫難以燒結，而添加劑多的地方熔點較低，易出現液相，晶粒急速生長，最終導致制品的顯微結構不均勻，致密度不高的后果。

原料粒度

一般原料顆粒越細，燒結時間就越短。這是因為顆粒越細，它們之間的接觸越緊密，燒結時擴散路徑較短，同時燒結驅動力-表面能也越大。但是過細也不行，因為顆粒表面活性過高可能會吸附雜質造成粉料的不純凈，同時還會導致成型比較困難。所以生產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

燒結是陶瓷制備的關鍵階段。由于Al₂O₃化學鍵的牢固性使得燒結要在很高的溫度下（一般為1800℃）進行才能實現。但即使是高溫下的普通燒結，燒結體的燒結性能也總不能達到人們的要求。為了降低生產成本，實現氧化鋁陶瓷的致密化燒結，提高燒成體的性能，生產中均采用特殊的燒結手段，目前常用的燒結方法有熱壓燒結、氣氛燒結、真空熱壓燒結等。

燒結助劑對氧化鋁燒結的影響

由于Al₂O₃原子間化學鍵是共價鍵和離子鍵，鍵合能較大，所以燒結時傳質較為困難。如果不摻雜任何燒結助劑，那氧化鋁的燒結溫度將高達1800℃，在如此高的燒結溫度下，將促使晶粒長大，氣孔難以排除，導致材料力學性能降低，氣密性變差。不僅增加了陶瓷的制備成本，而且達不到技術要求。

所以一般會在Al₂O₃中添加適當的燒結助劑來降低燒結溫度，改善陶瓷微觀結構組織，實現高致密度和低氣孔率以求提高其強韌性，進而達到在較低溫度下獲得性能優良陶瓷的目的。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Al₂O₃的燒結，主要有高嶺土、SiO₂、CaO、MgO等。

資料來源：

燒結工藝及燒結助劑對氧化鋁陶瓷性能的影響，鄭黎明。

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