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氧化铝陶瓷
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氧化铝陶瓷制备方法


2020-02-24

  氧化铝陶瓷作为陶瓷质陶瓷,具有高强度、高弹性模量、高温抗氧化性等优异性能,广泛应用于制备陶瓷基复合材料、金属基复合材料等领域,成为目前极有发展前途的无机盐陶瓷材料。下面小编简要介绍氧化铝陶瓷制备方法及应用。

  一、氧化铝陶瓷制备方法

  氧化铝陶瓷制备方法主要有助熔剂法、湿氢法、Al-SiO2法、模板法、前驱体法等。

  1、助熔剂法

  助熔剂法是采用硫酸铝钾为原料,以硫酸钾为助熔剂,将硫酸铝钾和硫酸钾按一定比例混合研磨均匀,放入高温炉中以一定速率升至900~1200℃,焙烧 2~6 h,自然冷却后对产物进行溶浸处理,得到氧化铝陶瓷。

  助熔剂法优点是工艺简单,成本低廉,且硫酸铝钾分解过程中能够得到副产品硫酸钾,具有一定经济效益。

  2、湿氢法

  湿氢法是将Al 粉置于Al2O3中,在适当的位置放入单晶Al2O3以诱导陶瓷生长,放入管式炉内,在湿氢气氛下加热至1400℃,保持2h,湿氢露点控制为-30℃。通过控制氢气露点起到对其中水蒸气含量的控制,制备得到的氧化铝陶瓷。

  湿氢法优点是氧化铝陶瓷以螺旋位错机理生长,产品品质较好。缺点是露点不易控制,受环境湿度因素干扰大,且对实验设备影响很大。

  3、模板法

  目前,研究报道模板法主要是采用棉花纤维和碳纳米管为模板,制备氧化铝陶瓷。主要工艺过程是首先将棉花纤维浸入5%的AlCl3溶液中2min,80℃下干燥24 h,放入刚玉坩锅置于烘箱中分别在 800℃、1000℃和1200℃下烧制2h,即得到多晶的氧化铝陶瓷陶瓷。

  4、Al-SiO2法

  Al-SiO2法是目前制备氧化铝陶瓷中采用最多的方法。该方法将Al金属和SiO2粉体混合均匀后,在Ar气条件下进行反应,反应温度一般为1300~1500 ℃

  ,反应时间为2~4h,制备得到氧化铝陶瓷。

  Al-SiO2法优点是原料价格低廉,工艺操作简单易行。缺点是:制备过程中需要通入保护气体,限制了其工业应用。

  5、前驱体法

  化学反应前驱体法在水热条件下进行,原料在高压釜内发生反应得到前驱体,前驱体已经具有陶瓷或是纤维状结构,为最终产物的出现提供了骨架。在水热制备氧化铝陶瓷中,勃姆石纤维为常见中间体。主要工艺过程是采用 Al(OH)3为前驱体,胶体经水热反应生成纤维状勃姆石晶粒,再经常压下煅烧,得到 α-Al2O3微粉,晶粒仍保持了纤维形状。

  前驱体法优点是:产物尺寸均一,品质好。缺点是:前驱体的处理比较繁琐,无法进行连续生产。

  6、模板诱导-水热法

  模板诱导-水热法是将模板法和水热法结合起来,以硫酸铝为前驱体加入模板剂制备了薄水铝石陶瓷,并经1200℃煅烧制得了α-Al2O3陶瓷。

  模板剂加入的作用是:(1)降低水热反应的温度;(2)控制前驱体形貌,制备高长径比Al2O3陶瓷。

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