氧化铝陶瓷复合材料论文

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1、氧化铝陶瓷复合材料摘要：氧化铝陶瓷复合材料的发展、性能、应用、以及成型技术关键词：氧化铝陶瓷复合材料的发展性能应用成型技术引言：氧化铝陶瓷的性能简介，发展，应用，以及成型技术1.氧化铝陶瓷的发展氧化铝陶瓷复合材料是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷复合材料[1]。据研究报道，Al203有12种同质多晶变体，但应用较多的主要有3种，即α—A1203、β—AI203和γ—A1203。这3种晶体的结构不同，它们的性质具有很大的差异(1)α—A12O3是三方晶系，单位晶胞是一个尖的菱面体，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

2、佳，在一定条件下可以由其它的两种晶体转换而来。(2)β—A1203是一种A12O3。含量很高的多铝酸盐矿物，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—Al203是尖晶石型立方结构，它的氧原子呈立方紧密堆积。铝原子填充在间隙中，这就决定了它在高温下不稳定、力学和电学性能差的缺陷，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。2.氧化铝陶瓷复合材料的性能2．1机械方面陶瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa，热压产品可达500MPa。A12O3陶瓷具有优良的

3、抗磨损性能，所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等，其中以陶瓷刀具中应用最广[2]。2．1．1陶瓷刀具陶瓷刀具在金属切削过程中，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。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，在制备陶瓷刀具中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制，以及添加其它成分构成两相或以固溶体形式存

4、在于基体之中的Al2O。基复合陶瓷和晶须增强陶瓷。这些技术弥补了纯Al2O。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A12O3陶瓷刀具纯A12O3陶瓷刀具是指仅含有少量氧化物的高纯A12O3陶瓷，其中A12O3的纯度大于99％。在纯A12O3陶瓷中，可以添加ZrO2作为烧结助剂来提高它的断裂韧性。目前普通烧结所制备的A12O3。陶瓷晶粒尺寸都在微米级，而细晶A12O3。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A12O3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o～hl。0。粉，

5、利用纳米Q—A120。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。有时也可以加入MgO或YO3来抑制晶粒长大，起到细化晶粒的作用，从而达到较好的效果。2．2电子、电力方面在电子、电力方面，有各种Al20。陶瓷底板、基片、陶瓷膜、透明陶瓷以及各种Al20。陶瓷电绝缘瓷件、电子材料、磁性材料等，其中以Al2O。透明陶瓷和基片应用最广。2．2．1透明陶瓷透明陶瓷作为一种新兴材料．除了本身具有宽范围的透光性外，还具有高热导率、低电导率、高硬度、高强度、低介电常数和介电损耗、耐磨性和耐腐蚀性好等一系列优点。与玻璃材料相比，透明陶瓷除具有高强度、高

6、硬度等优点，还具有更高的韧性和更好的抗表面损坏性能；与单晶相比，透明陶瓷具有更低的制备温度和更短的生产周期，而且在尺寸和结构上更容易控制。透明陶瓷按其应用可以分为两大类：透光、透波性应用和特种光功能应用。2．2．2A1203陶瓷基片Al2O3械强度高、绝缘性好、避光性高等优良性能。广泛用于多层布线陶瓷基片、电子封装及高密度封装基片。在制备Al2O3陶瓷基片中常用的成形方法有干压、流延等。而流延成形是目前应用最广的成形方法。流延成形分为非水系和水系：非水系流延成形工艺简单，但会对环境造成污染且成本较高；水系流延成形较环保，且成本较低，但工艺较难。目前，在工业应用

7、中大部分都采用非水系流延成形Al0[3]。2．3化工方面在化工应用方面，A10。陶瓷也有较广泛的用途，如Al20。陶瓷化工填料球、无机微滤膜、耐腐蚀涂层等，其中以Al2O。陶瓷膜和涂层的研究和应用最多。2．3．1A1203陶瓷膜陶瓷膜的研制与开发得到了大幅度的提升，在膜领域占据了重要的地位。陶瓷膜与有机高分子膜相比有以下特点：(1)耐高温、热稳定性好，在高温下仍能保持其性能不变：(2)高强度，在很大压力梯度操作下，不会被压缩或产生蠕变．机械性能好；(3)化学稳定性好，能耐强酸强碱溶液、有机溶剂和氯化物腐蚀，并且不被微生物降解；(4)可反复使用，易清洁；制备时孔

8、径大小和孔径尺寸分布容易控制。陶瓷膜在