Alumiiniumoksiidkeraamika madalal temperatuuril paagutamise tehnoloogia

Praegu võib erinevate alumiiniumoksiidi keraamikate madala temperatuuriga paagutamise tehnoloogia kokku võtta kolmes aspektis: tooraine töötlemine, valemikujundus ja paagutusprotsess. Järgnevad on vastavalt kokku võetud.

1. Alumiiniumoksiidi pulbri osakeste suuruse vähendamise ja pulbri aktiivsuse suurendamise abil saab portselanist kere paagutamistemperatuuri vähendada.

Pulbril on suurem pinna vaba energia. Pulbri pinnaenergia on paagutamise sisemine liikumapanev jõud. Seetõttu on peenemad Al2O3 pulbri osakesed, seda suurem on aktivatsiooniaste, seda lihtsam on pulber paagutada ja seda madalam on paagutamistemperatuur on. Alumiiniumoksiidi keraamika madalal temperatuuril paagutamise tehnoloogias on see üks olulisi vahendeid kõrge aktiivsusega alumiiniumoksiidi pulbri kasutamiseks toorainena, nii et pulbri valmistamise tehnoloogiast saab keraamika madala temperatuuriga paagutamise tehnoloogia peamine seos.

Praegu jagunevad ülipeenelt aktiveeritava kergesti paagutatud alumiiniumoksiidipulbri valmistamise meetodid kahte kategooriasse, üks on mehaaniline, teine ​​keemiline.

Mehaaniline meetod

Al2O3 osakest rafineeritakse mehaanilise välise jõu abil. Tavaliselt kasutatav purustustehnoloogia hõlmab palli lihvimist, vibratsiooni lihvimist, liiva lihvimist, õhuvoolu lihvimist ja nii edasi. Kuigi pulbri eripinda on efektiivne suurendada mehaanilise purustamise abil, suudab see tavaliselt vähendada ainult keskmist osakest pulbri suurus on umbes 1 m või veidi peenem. Pealegi on sellel suur osakeste suuruse jaotusvahemik ja lisandeid on lihtne sisse tuua.

Keemiline meetod

Viimastel aastatel on ultrapeene ja kõrge puhtusega Al2O3 pulbri tootmine märjal keemilisel meetodil kiiresti arenenud, mille hulgas sool-geel-meetod on küpsem. Sooli kõrge stabiilsuse tõttu võivad mitmesugused metalliioonid olla ühtlaselt ja stabiilselt jaotatud kolloidis, täiendava dehüdratsiooni teel, et moodustada ühtlane geel (amorfne keha), ja seejärel võib pärast sobivat töötlemist saada ülipeene pulbri segatud oksiidi või ühtlase tahke lahuse kõrge aktiivsuse.

2. Vähendage portselanist kere paagutamistemperatuuri portselanmaterjali valemi kujundamise ja lisamise teel

Alumiiniumoksiidi keraamika paagutemperatuuri määrab peamiselt alumiiniumoksiidi sisaldus keemilises koostises. Mida suurem on alumiiniumoksiidi sisaldus, seda kõrgem on portselanmaterjalide paagutustemperatuur. Lisaks on see seotud ka portselanimaterjalide koostissüsteemi, koostise suhte ja lisatud liikidega. Seetõttu võime valida mõistliku otstarbe, et tagada keraamilise kere vastavus toote otstarbele ja tehnilistele nõuetele. keraamiliste materjalide süsteem valemikujunduse abil ja lisage tulekahju hõlbustamiseks sobivad lisandid, et vähendada alumiiniumoksiidi keraamika paagutamistemperatuuri nii palju kui võimalik.

Praegu võib preparaadi kujunduses lisatud lisandid jagada kahte kategooriasse vastavalt nende erinevale alumiiniumoksiidi keraamilise paagutamise mehhanismile, nimelt uue faasi või tahke lahuse moodustavad lisandid ja vedelat faasi moodustavad lisandid.

Esimene kategooria: lisandid, mis moodustavad alumiiniumoksiidiga uue faasi või tahke lahuse

Sellised lisandid on alumiiniumoksiidi võre konstantide lähedal olevad oksiidid, näiteks TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 jne. Selline lisaaine soodustab alumiiniumoksiidi portselani paagutamist teatud korrapärasusega:

A. Lisandid, mis võivad alumiiniumoksiidiga moodustada lõpliku tahke lahuse, omavad suuremat jahutavat efekti kui pideva tahke lahuse moodustavad lisandid;

B. Muutuva valentsiga ioonide lisanditel on suurem toime kui pideva valentsiga lisanditel;

C. Kõrge elektrihinnaga katioonsed lisandid on suurema jahutava toimega.

Tuleb märkida, et kuna selline lisaaine paakub vedela faasi puudumisel (ümberkristallimise paagutamine), on kristalli poorid raskesti täidetavad, õhutihedus halb ja elektrilised omadused vähenevad rohkem, mis tuleks võtta koostise kavandamisel arvesse võtta.

Teine liik: lisaaine, mis moodustab tulistamisel vedela faasi

Sellise lisandi keemilised komponendid on peamiselt SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO jne. Need võivad põletamisprotsessis moodustada teiste komponentidega binaarseid, kolmepoolseid või mitu eutektilist ainet. Alumiiniumoksiidi keraamika paagutamistemperatuur on tänu sellele vedeliku faasi madalale moodustumistemperatuurile. Kui ilmub märkimisväärne kogus (umbes 12%) vedelast faasist, on tahked osakesed vedelas faasis teatud lahustuvusega ja tahkeid osakesi saab vedelas faasis niisutada, paagutamine on ka olulisem. Toimemehhanism seisneb tahke faasi pinnal oleva vedeliku faasi niisutusjõus ja pindpinevuses, mis muudavad tahked osakesed pooride lähedale ja täidavad.

Lisaks on paagutusprotsessis peente ja defektsete kristallide kõrge pinnaaktiivsuse tõttu lahustuvus vedelas faasis palju suurem kui suurte kristallide puhul. Sel viisil paagutamise protsessis on väikesed ja keskmised kristallid kasvavad pidevalt, poorid vähenevad ja toimub ümberkristallumine. Et vältida ümberkristalliseerumisest tingitud liigset tera kasvu ja mõjutada keraamika mehaanilisi omadusi, on vaja valida mõned lisandid, mis valemikujunduses teravilja kasvu ei mõjuta või isegi pärsivad, näiteks nagu MgO, CuO ja NiO.

3. Portselanist kere paagutamistemperatuuri vähendamiseks võtke vastu spetsiaalne paagutusprotsess

Kuumpressimisega paagutamise käigus, kui rohelist keha kuumutatakse ja survestatakse samaaegselt, ei lõpeta paagutamist ainult difusiooni ja massiülekandega. Sel ajal mängib plastiku voolamine olulist rolli. Rohelise keha paagutemperatuur on palju madalam kui atmosfääri paagutamine, mistõttu kuumpressimine paagutamine on üks olulisi tehnoloogiaid Al2O3 keraamika paagutemperatuuri vähendamiseks.

Praegu on kuumpressimisega paagutusmeetodeid kahte tüüpi: survepagardus ja kõrge temperatuuriga isostaatilise pressimisega paagutamine (HIP). HIP-meetod võimaldab keha isotroopse rõhu all hoida ja keraamika mikrostruktuur on ühtlasem kui survega paagutusmeetod.

Alumiiniumoksiidi portselani puhul, kui tavaline paagutamine normaalrõhul tuleb põletada kõrgel temperatuuril üle 1800 ℃, on tihendatud kuumrõhu paagutamist 20 MPa juures madalal temperatuuril umbes 1000 ℃. Kuumpressimisega paagutamise tehnoloogia ei saa mitte ainult oluliselt vähendada alumiiniumoksiidi keraamika paagutemperatuur, kuid pärsib ka terade kasvu ja saab tiheda alumiiniumoksiidkeraamika, millel on kõrge tugevus mikrokristalliline, eriti sobiv läbipaistva alumiiniumoksiidi keraamika ja korundkeraamika paagutamiseks. Lisaks on alumiiniumoksiidi paagutusprotsess seotud difusioonikiirusega anioone ja redutseerimiskeskkond soodustab anioonide vakantsuse suurenemist, mis võib soodustada paagutusprotsessi. Seetõttu on vaakumpaagutamine ja vesiniku atmosfääri paagutamine tõhusad abivahendid alumiiniumoksiidkeraamika madalal temperatuuril paagutamise teostamiseks.

Tegelikus tootmisprotsessis kasutatakse parima tervikliku majandusliku kasu saamiseks sageli koostöös üksteisega ülalnimetatud madala tulekahju võtteid, mille hulgas põletusainete lisamise meetodil on madalad omadused, hea mõju ning lihtne ja praktiline protsess võrreldes teiste meetoditega. Seda kasutatakse laialdaselt alumiinium portselani, alumiiniumoksiidi portselani ja korund portselani tootmisel.

Lisaks saab materjalide vaatenurgast dopingu modifitseerimise tehnoloogia abil alumiiniumoksiidkeraamika mehaanilisi ja elektrilisi omadusi oluliselt parandada ning madala alumiiniumoksiidisisaldusega keraamiline kere võib asendada kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega keraamilist keha, mis on samuti tõhus tehnilised vahendid, mida ettevõtted tavaliselt kasutavad alumiiniumoksiidi keraamiliste toodete paagutemperatuuri vähendamiseks.