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          关于氧化铝陶瓷低温烧结助剂

          来源: | 发布日期:2021-07-14

          关于氧化铝陶瓷低温烧结助剂,首先我们先了解烧结助剂的作用机理以及烧结助剂对氧化铝陶瓷烧结 效果的影响和简单介绍一下几种常用的低温烧结复合助剂。

          一、烧结助剂的作用机理

          烧结是通过加热使原料粉体产生颗粒粘结、经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。普通陶瓷粉体之所以难于烧结,原因就在于其晶格能较高、晶体结构稳定,质点扩散需要较高的活性,即烧结激活能大,因此需要较高的温度。为了达到促进烧结的目的,一方面可考虑活化晶格,降低烧结激活能,主要通过掺杂破坏稳定的晶格结构使得晶体中产生缺陷或者引起晶格畸变来实现;另一方面可考虑加速扩散过程,主要通过在体系中产生液相,液相通过表面张力作用产生颗粒粘结并填充气孔,同时利用“溶解-沉淀”机理,通过液相传质作用使溶解的小晶粒逐渐在大晶粒表面沉积,达到促进烧结的效果。

          烧结助剂微观

          二、烧结助剂对氧化铝陶瓷烧结效果的影响

          对于氧化铝陶瓷的低温烧结技术中采用烧结助剂的方法人们很早就开始进行了大量的研究。根据各种阳离子结构的不同,其降低烧结温度的机理也各不相同,主要分为以下四种: 与氧化铝形成固溶体、烧结过程中形成低共熔体系、与氧化铝生成新相及原料中含有低熔点的玻璃相。

          三、几种常用的低温烧结复合助剂

          在实际生产中,单一助剂往往不能同时满足其烧结和机电性能的要求,一般情况下单一助剂在降低烧结温度的同时会导致陶瓷性能的降低,因此,采用多种不同助剂组成的复合添加剂要比单独使用其中一种助剂更为常见。

          在选配复合助剂时一般要遵循以下原则: 

          (1)不同助剂之间应具有协同促进烧结的作用,多种助剂复合添加与单一助剂相比可以更好的降低烧成温度; 

          (2)不同助剂之间最好不发生反应,否则会减弱或抵消其促烧作用; 

          (3)不同助剂之间可以起到相互补充的作用,一种助烧剂在促进烧结的同时对材料性能产生的不利影响可以由另一种助剂进行弥补,故一般根据烧结助剂的作用往往选择将可以降低烧结温度的助剂与可以改善烧结体显微组织结构和烧结性能的其他助剂搭配使用。

          在具体选用不同助剂组成复合助剂的时候,一般形成低共熔体系的添加剂主要以玻璃形成体如SiO2为主,辅以玻璃中间体Al2O3、BeO、ZnO等和玻璃调整体 MgO、Li2O、BaO、CaO、Sr2O等形成 MgO-Al2O3-SiO2 ( MAS),CaO-Al2O3-SiO2(CAS),Li2O-Al2O3-SiO2(LAS) 等系统。对于高纯氧化铝陶瓷,通常都选用 MgO 作为基本的烧结助剂进行添加,但是MgO的高温挥发性会使陶瓷表面产生大的晶粒。由于稀土元素添加剂可以在添加量极低的情况下很大程度地减小氧化铝的晶界长大速率,现在多采用 MgO 和 La2O3 或 Y2O3 等复合的形式加入到氧化铝陶瓷中。目前,比较常用的复合助剂主要有 CaO-MgO-SiO2 体系、MnO2-TiO2-MgO 体系以及 CuO-SiO2 体系。

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