氧化铝陶瓷的应用

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1、氧化铝陶瓷的应用摘要：随着科学技术与制造技术H新月异的发展，氧化铝陶瓷在现代工业中得到了深入的发展和广泛的应用。本文介绍了氧化铝陶瓷在各个研究领域的应用及其制备工艺，以氧化铝陶瓷性能为基础，综述了它在所应用领域的发展状况。关键词:氧化铝;刀具;透明陶瓷;纤维1A1203陶瓷性能简介氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷材料。据研究报道,A1203冇12种同质多晶变体［1］,但应用较多的主要冇3种，即a-A1203.B-A1203和丫-A1203,这3种晶体的结构不同，故它们的性质具有很大的差异［2］。(1)a-A1203a-A120

2、3是三方晶系，单位晶包是一个尖的菱面体，密度为3.96-4.01g/cm3，其结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳，在一定条件下可以由其它的两种晶体转换而来。(2)B-A12033-A1203是一种A1203含量很高的多铝酸盐矿物，密度为3.303.63g/cm3,它的化学组成中含有一定量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物，并且还可以呈现离子型导电。(3)Y-A1203Y-A1203是尖晶石型立方结构，密度为3.42~3.47g/cm3o它的氧原子呈立方紧密堆积,铝原子填充在间隙屮，这就决定了它在高温下不稳定、力学和电学性能

3、差的缺陷，在科学应用中很少单独制成材料使用。但它有较高的比表面积和较强的化学活性，经过技术改进可以作为吸附材料使用。在制备A1203原料方面，如果对于纯度要求不高的A1203,一般是通过化学方法来制备。以铝土矿为原料，通过烧结、溶出、脱硅、分解、熾烧等步骤，把铝土矿中的A1203成分溶解于氢氧化钠(NaOH)溶液中，将得到的偏铝酸钠(NaA102)溶液，冷却至过饱和态，加水分解就会析出氢氧化铝(A1(OH)3)沉淀,再将它燉烧即可得到A1203o但在制备高纯度A1203原料时一般采用冇机铝盐加水热分解法、铝的水中放电氧化法、铝的硫酸盐和氨碳酸盐热分解法

4、、鞍明矶热分解法等［3］。冃前国内外大多数学者都釆用讓明矶热分解法，因为此方法制备的A1203纯度高、细度小(约1?滋m以下)，且颗粒分布范围窄、团聚程度轻。氧化铝陶瓷具有机械强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、化学稳定性优良等性能,而且在一定条件下具有良好的光学性和离子导电性。基于A1203陶瓷的一系列优良性能,其广泛应用于机械、电子电力、化工、医学、建筑以及其它的高科技领域，本文对A1203陶瓷在以上6个方面的应用进行了阐述。2A1203陶瓷的应用2.1机械方面A1203瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500M

5、PaoA1203陶瓷的莫氏硬度可达到9,加上具有优良的抗磨损性能等，所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等，其中以A1203陶瓷刀具和工业用阀应用最广。2.1.1A1203陶瓷刀具在金属切削过程屮，刀具起着主导作用，由于刀具材料的性能不同，其切削性能相差很大。A1203陶瓷刀具由于具有硬度高、高温力学性能强、耐磨性能好、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点，大量应用于硬切割、高速干切割、超高速切割等一些难加工材料的切割［4］。A1203陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬质合金刀具高，可大幅提高对不同材料的切削效率。随着科学工作者的大量研究，

6、在制备陶瓷刀具屮实现了对原料纯度和品粒尺寸的有效控制，以及添加其它成分构成两相或以固溶体形式存在于基体之中的A1203基复合陶瓷和晶须增强陶瓷。这些技术弥补了纯A1203陶瓷的不足,从而提高了它的切削性能和耐用度［5］。2.1.2纯A1203陶瓷刀具纯A1203陶瓷刀具是指仅含有少量氧化物的高纯A1203陶瓷，其中A1203的纯度大于99%。在纯A1203陶瓷中，可以添加Zr02作为烧结助剂来提高它的断裂韧性［6］。目前普通烧结所制备的A1203陶瓷晶粒尺寸都在微米级,而细品A1203陶瓷能够获得较高的强度和断裂韧性以及较好的高温性能，是制备纯A120

7、3陶瓷刀具的理想材料。解决这一问题的有效途径是：制备出粒径尺寸在lOOnm以下单分散的a-A1203粉，利用纳米。-A1203的高活性,再运用先进的烧结技术在较低的温度下得到细晶A1203陶瓷［7］,有时也可以加入MgO或¥203来抑制晶粒长大，起到细化晶粒的作用［8］。纯A1203陶瓷刀具高温性能、耐磨损性较好，但抗弯强度较低、抗冲击能力差，目前它越来越多被各种复合A1203陶瓷刀具所替代。2.1.3复合A1203陶瓷刀具在复合陶瓷中，有几种复合方向:A1203-碳化物陶瓷刀具、A12O3-碳化物-金属陶瓷刀具、A1203-氮化物或硼化物陶瓷刀具等。

8、A1203-碳化物陶瓷刀具，是在A1203中添加一定的碳化物（TiC、WC、TaC、NbC、M