氧化鋁陶瓷是以Al2O3為主要原料(含量在45%以上),配以成瓷的其它成分,經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料。氧化鋁陶瓷尤其是氧化鋁含量超過(guò)95%的陶瓷(俗稱95瓷),產(chǎn)品性能優(yōu)異,具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、耐高溫、耐腐蝕、高絕緣等特點(diǎn)。
氧化鋁陶瓷在燒結(jié)成瓷的過(guò)程中,收縮率是一個(gè)非常重要的指標(biāo),直接關(guān)系到陶瓷制件的尺寸公差和成品率,尤其是如電子基板之類(lèi)的產(chǎn)品,尺寸稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。而各陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的工藝、配料、成形設(shè)備和模具尺寸等存在差異,同一氧化鋁原料在不同企業(yè)存在不同的收縮率,應(yīng)用有所不同。因此,研究氧化鋁收縮率的影響因素,針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域和工藝開(kāi)發(fā)不同的氧化鋁原料,對(duì)個(gè)性化的客戶提供個(gè)性化的產(chǎn)品具有重要的實(shí)際意義。
從氧化鋁陶瓷形貌、α-相轉(zhuǎn)化率、粒度分布等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討上述因素影響收縮率的規(guī)律,并形成科學(xué)的收縮率檢測(cè)方法。
氧化鋁陶瓷實(shí)驗(yàn)
氧化鋁陶瓷原材料α-Al2O3:99.7%。
氧化鋁陶瓷儀器與設(shè)備
激光粒度儀:helos/BF型
X-射線衍射儀:X’PertPro型
掃描電子顯微鏡:JSM-6360V型
快速研磨機(jī):KYM-S
箱式電阻爐:SX2-121-16
氧化鋁陶瓷試樣制備與測(cè)試
將待測(cè)氧化鋁陶瓷α-Al2O3粗粉樣品由快速研磨機(jī)研磨20min,在105℃下烘干4h,稱取樣品10g,在100MPa下壓成直徑為22mm的圓柱狀。每種樣品制備3個(gè)標(biāo)本,然后在1580℃保溫2h燒結(jié)。所采用的α-Al2O3物理化學(xué)指標(biāo)。
研究了氧化鋁陶瓷粉體的轉(zhuǎn)化率、粒徑和晶體形貌對(duì)燒結(jié)體的收縮性能的影響,結(jié)果表明,α-相含量越高,陶瓷收縮率越小;粒度越細(xì),陶瓷收縮率越大;晶體形貌越趨于球形化,陶瓷的軸向收縮率和徑向收縮率越接近。
關(guān)鍵詞:收縮率;陶瓷;氧化鋁;氧化鋁陶瓷
采用激光粒度儀測(cè)定研磨后的氧化鋁陶瓷α-Al2O3的粒度分布。燒結(jié)后氧化鋁陶瓷樣品的徑向收縮率為:(坯體直徑-燒結(jié)后直徑)/坯體直徑;軸向收縮率為:(坯體高度-燒結(jié)后高度)/坯體高度;壓實(shí)密度為:坯體質(zhì)量/坯體體積;燒結(jié)密度為:燒結(jié)后質(zhì)量/燒結(jié)后體積。
氧化鋁陶瓷結(jié)果與討論
氧化鋁陶瓷α-相轉(zhuǎn)化率對(duì)收縮率的影響
選取三種結(jié)晶粒度相近(結(jié)晶在2.5~3.5μm之間),但通過(guò)礦化劑和燒成制度控制不同α-相轉(zhuǎn)化率的氧化鋁樣品(轉(zhuǎn)化率由X-Ray衍射儀測(cè)定),按2.3制備樣品,測(cè)定樣品在1580℃溫度下的燒結(jié)收縮率,結(jié)果A-1、A-2、A-3三個(gè)樣品的結(jié)晶大小相近,α-相轉(zhuǎn)化率A-1<A-2<A-3。壓片試驗(yàn)結(jié)果表明,三個(gè)樣品的壓實(shí)密度大致相近,在2.43~2.46g/cm3之間,而燒結(jié)后密度A-1>A-2>A-3,相差較大,對(duì)應(yīng)的收縮率A-1>A-2>A-3。結(jié)果說(shuō)明,α-Al2O3相轉(zhuǎn)化率的高低直接反映了α-Al2O3的活性,上述三個(gè)樣品中,α-Al2O3相轉(zhuǎn)化率高的樣品,相應(yīng)的結(jié)晶更加完整、缺陷較少,而相轉(zhuǎn)化率低的樣品,結(jié)晶相對(duì)缺陷更多,在高溫下表現(xiàn)活性更高,更易于液相結(jié)合,燒結(jié)密度也更大,收縮率也較轉(zhuǎn)化率低的樣品大。對(duì)于壓實(shí)密度和收縮率的關(guān)系,有學(xué)者進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究可以作為參考。
氧化鋁陶瓷不同粒度對(duì)收縮率的影響
測(cè)試了原晶大小不同的氧化鋁陶瓷α-Al2O3微粉的壓實(shí)密度和收縮率,結(jié)果顯示,隨著樣品原晶的變大,平均粒徑(D50)增大,坯體的壓實(shí)密度越來(lái)越大,而燒結(jié)密度越來(lái)越小,收縮率越來(lái)越小。上述結(jié)果反映出,一方面,隨著原晶的增大,氧化鋁陶瓷粉體堆積密度增大;另一方面,隨著原晶的增大,氧化鋁陶瓷粉體的活性變差。而氧化鋁陶瓷致密化的推動(dòng)力是顆粒的表面能所以粉體越細(xì),表面能就越大,燒結(jié)速度也越快,陶瓷就越致密,相應(yīng)的收縮率就越大,反之,粉體越粗,密度越低,收縮率就越小。
氧化鋁陶瓷結(jié)晶形貌對(duì)收縮率的影響
選取不同結(jié)晶形貌的氧化鋁陶瓷樣品,氧化鋁陶瓷樣品的電鏡照片所示,氧化鋁陶瓷樣品收縮率測(cè)試結(jié)果。氧化鋁陶瓷樣品A-7晶體形貌如圖1(a)所示,主要為圓片狀結(jié)晶,原晶尺寸在 2.5~5μm之間。樣品A-8晶體形貌,以類(lèi)球形結(jié)晶為主,夾雜少量圓片狀結(jié)晶,原晶尺寸在2.5~5μm之間。氧化鋁陶瓷樣品A-9晶體形貌主要為不同粒度分布的α-Al2O3的收縮率原晶大小(μm)D50(μm)壓實(shí)密度(g/cm3)燒結(jié)密度(g/cm3)軸向收縮率(%)徑向收縮率(%)
A-4A-5A-6A-7
1-22-2.52.5-3.53.0-4.0
1.672.222.813.62
2.212.282.492.51
3.783.723.633.61
18.1717.5413.2512.70
15.7514.0611.3811.00
不同α-相轉(zhuǎn)化率的α-Al2O3的收縮率
樣品編號(hào)氧化鋁陶瓷α-相含量(%)D50(μm)
氧化鋁陶瓷壓實(shí)密度(g/cm3)燒結(jié)密度(g/cm3)軸向收縮率(%)徑向收縮率(%)
A-1A-2A-3
939597
2.92.753.1
2.432.452.46
3.653.583.45
13.7812.6510.78
11.2410.549.68
氧化鋁陶瓷不同結(jié)晶形貌的α-Al2O3的電鏡照片
(a)A-7
(b)A-8
(c)A-9
氧化鋁陶瓷球形結(jié)晶,原晶尺寸在2.5~5μm之間。三個(gè)樣品的結(jié)晶大小相近,其粒度分布也接近,D50在3.78~4.21之間。通過(guò)壓片、燒結(jié)來(lái)測(cè)試其壓實(shí)密度和收縮率等指標(biāo),三個(gè)樣品指標(biāo)對(duì)比可看出,A-7、A-8、A-9三個(gè)樣品的壓實(shí)密度,A-7>A-8>A-9,且在壓片過(guò)程中,坯體強(qiáng)度也有所下降,分析其原因,可能是片狀結(jié)晶的粉體在壓力的作用下,每個(gè)微粒更趨向于層狀排列,如圖2所示。而微粒球形化越高,相應(yīng)存在的八面體間隙或四面體間隙就越多,壓實(shí)密度就越低。從徑向收縮率和軸向收縮率的差值也能證實(shí)這一猜測(cè),以片狀結(jié)晶為主的A-7樣品軸向和徑向收縮率差值最大,而以類(lèi)球形結(jié)晶為主的A-9樣品的軸向和徑向收縮率的差值最小,A-8以片狀結(jié)晶和球形結(jié)晶共存,其軸向和徑向收縮率差值介于之間。
氧化鋁陶瓷試驗(yàn)研究結(jié)論表明
用于制備氧化鋁陶瓷的α-Al2O3粉體的α-相轉(zhuǎn)化率、粒度的分布、晶體形貌對(duì)陶瓷的收縮率影響較大。氧化鋁陶瓷α-相轉(zhuǎn)化率越高,氧化鋁陶瓷收縮率越小。粒度越細(xì),壓實(shí)密度越小,氧化鋁陶瓷收縮率越大。晶體形貌越趨于球形化,氧化鋁陶瓷的軸向收縮率和徑向收縮率越接近。本文的初步研究結(jié)論對(duì)于衡量氧化鋁陶瓷原料α-Al2O3的性能,以及對(duì)生產(chǎn)氧化鋁陶瓷具有重要的指導(dǎo)意義。
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陶瓷零件用什么刀具加工
從氧化鋁陶瓷形貌、α-相轉(zhuǎn)化率、粒度分布等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討上述因素影響收縮率的規(guī)律,并形成科學(xué)的收縮率檢測(cè)方法。
氧化鋁陶瓷實(shí)驗(yàn)
氧化鋁陶瓷原材料α-Al2O3:99.7%。
氧化鋁陶瓷儀器與設(shè)備
激光粒度儀:helos/BF型
X-射線衍射儀:X’PertPro型
掃描電子顯微鏡:JSM-6360V型
快速研磨機(jī):KYM-S
箱式電阻爐:SX2-121-16
氧化鋁陶瓷試樣制備與測(cè)試
將待測(cè)氧化鋁陶瓷α-Al2O3粗粉樣品由快速研磨機(jī)研磨20min,在105℃下烘干4h,稱取樣品10g,在100MPa下壓成直徑為22mm的圓柱狀。每種樣品制備3個(gè)標(biāo)本,然后在1580℃保溫2h燒結(jié)。所采用的α-Al2O3物理化學(xué)指標(biāo)。
研究了氧化鋁陶瓷粉體的轉(zhuǎn)化率、粒徑和晶體形貌對(duì)燒結(jié)體的收縮性能的影響,結(jié)果表明,α-相含量越高,陶瓷收縮率越小;粒度越細(xì),陶瓷收縮率越大;晶體形貌越趨于球形化,陶瓷的軸向收縮率和徑向收縮率越接近。
關(guān)鍵詞:收縮率;陶瓷;氧化鋁;氧化鋁陶瓷
采用激光粒度儀測(cè)定研磨后的氧化鋁陶瓷α-Al2O3的粒度分布。燒結(jié)后氧化鋁陶瓷樣品的徑向收縮率為:(坯體直徑-燒結(jié)后直徑)/坯體直徑;軸向收縮率為:(坯體高度-燒結(jié)后高度)/坯體高度;壓實(shí)密度為:坯體質(zhì)量/坯體體積;燒結(jié)密度為:燒結(jié)后質(zhì)量/燒結(jié)后體積。
氧化鋁陶瓷結(jié)果與討論
氧化鋁陶瓷α-相轉(zhuǎn)化率對(duì)收縮率的影響
選取三種結(jié)晶粒度相近(結(jié)晶在2.5~3.5μm之間),但通過(guò)礦化劑和燒成制度控制不同α-相轉(zhuǎn)化率的氧化鋁樣品(轉(zhuǎn)化率由X-Ray衍射儀測(cè)定),按2.3制備樣品,測(cè)定樣品在1580℃溫度下的燒結(jié)收縮率,結(jié)果A-1、A-2、A-3三個(gè)樣品的結(jié)晶大小相近,α-相轉(zhuǎn)化率A-1<A-2<A-3。壓片試驗(yàn)結(jié)果表明,三個(gè)樣品的壓實(shí)密度大致相近,在2.43~2.46g/cm3之間,而燒結(jié)后密度A-1>A-2>A-3,相差較大,對(duì)應(yīng)的收縮率A-1>A-2>A-3。結(jié)果說(shuō)明,α-Al2O3相轉(zhuǎn)化率的高低直接反映了α-Al2O3的活性,上述三個(gè)樣品中,α-Al2O3相轉(zhuǎn)化率高的樣品,相應(yīng)的結(jié)晶更加完整、缺陷較少,而相轉(zhuǎn)化率低的樣品,結(jié)晶相對(duì)缺陷更多,在高溫下表現(xiàn)活性更高,更易于液相結(jié)合,燒結(jié)密度也更大,收縮率也較轉(zhuǎn)化率低的樣品大。對(duì)于壓實(shí)密度和收縮率的關(guān)系,有學(xué)者進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究可以作為參考。
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選取不同結(jié)晶形貌的氧化鋁陶瓷樣品,氧化鋁陶瓷樣品的電鏡照片所示,氧化鋁陶瓷樣品收縮率測(cè)試結(jié)果。氧化鋁陶瓷樣品A-7晶體形貌如圖1(a)所示,主要為圓片狀結(jié)晶,原晶尺寸在 2.5~5μm之間。樣品A-8晶體形貌,以類(lèi)球形結(jié)晶為主,夾雜少量圓片狀結(jié)晶,原晶尺寸在2.5~5μm之間。氧化鋁陶瓷樣品A-9晶體形貌主要為不同粒度分布的α-Al2O3的收縮率原晶大小(μm)D50(μm)壓實(shí)密度(g/cm3)燒結(jié)密度(g/cm3)軸向收縮率(%)徑向收縮率(%)
A-4A-5A-6A-7
1-22-2.52.5-3.53.0-4.0
1.672.222.813.62
2.212.282.492.51
3.783.723.633.61
18.1717.5413.2512.70
15.7514.0611.3811.00
不同α-相轉(zhuǎn)化率的α-Al2O3的收縮率
樣品編號(hào)氧化鋁陶瓷α-相含量(%)D50(μm)
氧化鋁陶瓷壓實(shí)密度(g/cm3)燒結(jié)密度(g/cm3)軸向收縮率(%)徑向收縮率(%)
A-1A-2A-3
939597
2.92.753.1
2.432.452.46
3.653.583.45
13.7812.6510.78
11.2410.549.68
氧化鋁陶瓷不同結(jié)晶形貌的α-Al2O3的電鏡照片
(a)A-7
(b)A-8
(c)A-9
氧化鋁陶瓷球形結(jié)晶,原晶尺寸在2.5~5μm之間。三個(gè)樣品的結(jié)晶大小相近,其粒度分布也接近,D50在3.78~4.21之間。通過(guò)壓片、燒結(jié)來(lái)測(cè)試其壓實(shí)密度和收縮率等指標(biāo),三個(gè)樣品指標(biāo)對(duì)比可看出,A-7、A-8、A-9三個(gè)樣品的壓實(shí)密度,A-7>A-8>A-9,且在壓片過(guò)程中,坯體強(qiáng)度也有所下降,分析其原因,可能是片狀結(jié)晶的粉體在壓力的作用下,每個(gè)微粒更趨向于層狀排列,如圖2所示。而微粒球形化越高,相應(yīng)存在的八面體間隙或四面體間隙就越多,壓實(shí)密度就越低。從徑向收縮率和軸向收縮率的差值也能證實(shí)這一猜測(cè),以片狀結(jié)晶為主的A-7樣品軸向和徑向收縮率差值最大,而以類(lèi)球形結(jié)晶為主的A-9樣品的軸向和徑向收縮率的差值最小,A-8以片狀結(jié)晶和球形結(jié)晶共存,其軸向和徑向收縮率差值介于之間。
氧化鋁陶瓷試驗(yàn)研究結(jié)論表明
用于制備氧化鋁陶瓷的α-Al2O3粉體的α-相轉(zhuǎn)化率、粒度的分布、晶體形貌對(duì)陶瓷的收縮率影響較大。氧化鋁陶瓷α-相轉(zhuǎn)化率越高,氧化鋁陶瓷收縮率越小。粒度越細(xì),壓實(shí)密度越小,氧化鋁陶瓷收縮率越大。晶體形貌越趨于球形化,氧化鋁陶瓷的軸向收縮率和徑向收縮率越接近。本文的初步研究結(jié)論對(duì)于衡量氧化鋁陶瓷原料α-Al2O3的性能,以及對(duì)生產(chǎn)氧化鋁陶瓷具有重要的指導(dǎo)意義。
您可能感興趣的:
解析國(guó)內(nèi)知名工業(yè)陶瓷企業(yè)的具體狀況
氧化鋯陶瓷應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)代工業(yè)陶瓷中應(yīng)用最廣泛的是那種陶瓷
工業(yè)陶瓷生坯檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
陶瓷零件用什么刀具加工
地址:http://sreenarayanakendra.org/jishu/244.html
本文“氧化鋁陶瓷試驗(yàn)研究”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2014-09-12 13:59:10
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