Slinování keramiky z oxidu hlinitého

V moderní materiálové vědě a inženýrství lze materiály rozdělit do tří hlavních kategorií: kovy, organické polymery a keramika. Mezi nimi se keramika z oxidu hlinitého pro své vynikající komplexní vlastnosti stala jednou z nejrozšířenějších a nejpoužívanějších moderních keramik. Vyznačují se vysokou mechanickou pevností (pevnost v ohybu až 300-400 MPa), vysokým měrným odporem (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm), vynikajícími izolačními vlastnostmi, vysokou tvrdostí (tvrdost podle Rockwella HRA80-90), vysokým bodem tání (přibližně 2050℃), vynikající odolností proti korozi a chemickou stabilitou a také i. Z těchto důvodů je hlinitá keramika široce používána v mnoha high-tech oblastech, včetně výroby strojů (jako jsou díly odolné proti opotřebení a řezné nástroje), elektroniky a energetiky (substráty integrovaných obvodů, izolační pláště), chemického průmyslu (vyzdívky reaktorů odolné proti korozi), biomedicíny (umělé klouby, zubní implantáty), stavebního inženýrství (neprůstřelné brnění, speciální sklo) a letecký a kosmický průmysl (vysokoteplotní okna).

V procesu přípravyaluminová keramikaKaždý krok – zpracování suroviny, tvarování, slinování a následné zpracování – je zásadní. V současné době je slinování hlavním procesem přípravy keramiky z oxidu hlinitého. Tento proces zahrnuje vysokoteplotní ošetření pro zahuštění zeleného tělesa, podporu růstu zrn a vytvoření poréznosti, čímž se vytvoří konečná mikrostruktura. Jakmile je slinování dokončeno, mikrostruktura a vlastnosti materiálu jsou v podstatě určeny, takže je extrémně obtížné jej modifikovat následnými procesy. Proto má hloubkový výzkum mechanismu slinování a klíčových ovlivňujících faktorů – jako jsou vlastnosti částic surovin a výběr pomocných slinovacích prostředků – významnou teoretickou a technickou hodnotu pro optimalizaci vlastností aluminové keramiky a rozšíření rozsahu jejich použití.

1. Úvod doKeramika z oxidu hlinitého

Oxid hlinitý (Al₂O₃) je jednou z nejčastěji používaných surovin v moderní keramice. Podle obsahu Al₂O₃ jej lze rozdělit na vysoce čisté (≥99,9 %) a běžné (75 %–99 %) typy. Vysoce čistá keramika z oxidu hlinitého má extrémně vysoké teploty slinování (1650–1990 ℃) a může přenášet infračervené světlo 1–6 μm, běžně používané v sodíkových výbojkách, platino-platinových kelímcích, substrátech integrovaných obvodů a vysokofrekvenčních izolačních součástech. Oxid hlinitý je klasifikován do několika typů na základě obsahu Al203, včetně 99 %, 95 %, 90 % a 85 %. 99% oxid hlinitý se používá ve vysokoteplotních kelímcích, keramických ložiskách a těsněních odolných proti opotřebení; 95% oxid hlinitý je vhodný pro prostředí odolná proti korozi a opotřebení; a 85% oxidu hlinitého, díky přidání mastku, má optimalizované elektrické vlastnosti a mechanickou pevnost, takže je vhodný pro vakuové balení elektronických zařízení.

Oxid hlinitý existuje v různých krystalických formách (alotropní krystaly), nejběžnější jsou α-Al203, β-Al203 a γ-Al203. α-Al₂O3 (struktura korundu) je nejstabilnější formou, patřící do trigonálního krystalového systému a je jedinou přirozeně se vyskytující stabilní krystalickou formou oxidu hlinitého (jako korund a rubín). Je známý svou vysokou tvrdostí, vysokým bodem tání, vynikající chemickou stabilitou a dielektrickými vlastnostmi a je základem pro přípravu vysoce výkonné keramiky z oxidu hlinitého.

2. Slinování hliníkové keramiky

Slinování se týká procesu zahřívání prášku nebo lisovaných výlisků při teplotě pod bodem tání jejich hlavních složek a jejich následnému vhodnému ochlazení, aby se získaly husté polykrystalické materiály. Tento proces umožňuje růst hrdla částic prostřednictvím difúze, migrace hranic zrn a odstranění pórů, což nakonec vede k vysoce hustým a vysoce výkonným keramickým materiálům. Hnací síla pochází z tendence klesat povrchové energie systému – ultrajemné prášky mají vysoký specifický povrch a vysokou povrchovou energii a během slinování vedou spojování částic a snižování poréznosti k termodynamické stabilitě systému.

Na základě přítomnosti nebo nepřítomnosti kapalné fáze lze slinování rozdělit na slinování v pevné fázi a slinování v kapalné fázi. Oxidy, jako je Al203 a Zr02, mohou být často zhuštěny slinováním v pevné fázi; zatímco kovalentní keramika, jako je Si3N4 a SiC, vyžaduje slinovací pomocné prostředky k vytvoření kapalné fáze pro podporu slinování. Slinování v kapalné fázi zahrnuje tři stupně: přeskupení částic, rozpouštění-precipitaci a tvorbu rámce v pevné fázi. Vhodná kapalná fáze může podporovat zhuštění, ale nadměrná kapalná fáze může vést k abnormálnímu růstu zrn.

Proces slinování zahrnuje především tři fáze: Počáteční fáze: Přeskupení částic, kontaktní body tvoří hrdla a póry se propojí; Střední stadium: Hranice zrn se tvoří a pohybují, póry se postupně uzavírají a hustota se výrazně zvyšuje; Pozdější fáze: Zrna dále rostou a izolované póry postupně mizí nebo zůstávají na hranicích zrn.

Semicorex nabízí přizpůsobenéKeramické výrobky z oxidu hlinitého. Pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com