氧化铝陶瓷基复合材料.ppt

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1、氧化铝陶瓷基复合材料金材091班吴海优090601128性能发展应用成型技术陶瓷及复合材料性能AI203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，Al20。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—A120。，这3种晶体的结构不同，故它们的性质具有很大的差异f2]。(1)α—A1zO3α—A12O3是三方晶系，单位晶包是一个尖的菱面体，密度为3．96～4．01g／cm。，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

2、种晶体转换而来。(2)β—A1203β—A1203。是一种A1203含量很高的多铝酸盐矿物，密度为3．3O～3．63g／cm。，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)γ—A1203γ—A10。是尖晶石型立方结构，密度为3．42～氧化铝陶瓷基复合材料3．47g／cm。。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。氧化铝陶瓷基复合材料在制备A1203原料

3、方面，如果对于纯度要求不高的Al203，一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、煅烧等步骤，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(NaAIO)溶液，冷却至过饱和态，加水分解就会析出氢氧化铝(A1(OH)。)沉淀，再将它煅烧即可得到Al20。。但在制备高纯度Al20s原料时一般氧化铝陶瓷基复合材料采用有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、铵明矾热分解法等b]。目前国内外大多数学者都采用铵明矾热分解法，因为此方法制备的Al203纯度高、细度小(约1m以下)，

4、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Al203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。A120３陶瓷的应用2．1机械方面A12O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa，热压产品可达500MPa。Al203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Al20

5、3陶瓷刀具和工业用阀应用最广。A12Ｏ3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。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，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在于基体之中的Al2O3基复合陶瓷和晶须增强陶瓷。这些技术弥

6、补了纯Al2O3陶瓷的不足，从而提高了它的切削性能和耐用度。纯A1２Ｏ３陶瓷刀具纯A10。陶瓷刀具是指仅含有少量氧化物的高纯Al20s陶瓷，其中Al：03的纯度大于99％。在纯A120。陶瓷中，可以添加ZrO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Al20。陶瓷晶粒尺寸都在微米级，而细晶Al20。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Al。0。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，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A1

7、203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_8]。纯Al。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A1。O。陶瓷刀具所替代。复合Al203陶瓷刀具Al203一碳化物陶瓷刀具，是在Al203中添加一定的碳化物(TiC、WC、TaC、NbC、Mo2C、Cr3C2等)，以提高它的强度、耐磨性、抗冲击性以及高温性能等.在添加物中，以添加TiC的应用最多，与纯Al203。陶瓷相比，Al203一碳化物复合陶瓷的抗弯强度无论是在常温还是高温下都优于纯Al203陶瓷。此复合刀具适合于高速粗、精

8、加工耐磨铸铁、淬硬钢及高强度钢等难加工材料。A120３一碳化物一金