Alumiiniumoksiidi keraamika paagutamine

Kaasaegses materjaliteaduses ja -tehnikas võib materjalid jagada kolme põhikategooriasse: metallid, orgaanilised polümeerid ja keraamika. Nende hulgas on alumiiniumoksiidi keraamika oma suurepäraste kõikehõlmavate omaduste tõttu muutunud üheks enim toodetud ja rakendatavamaks täiustatud keraamikaks. Neil on kõrge mehaaniline tugevus (paindetugevus kuni 300-400 MPa), kõrge eritakistus (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm), suurepärased isolatsiooniomadused, kõrge kõvadus (Rockwelli kõvadus HRA80-90), kõrge sulamistemperatuur (ligikaudu 2050 ℃), suurepärane optiline stabiilsus, korrosioonikindlus ja ekspositsioon. Nendel põhjustel kasutatakse alumiiniumoksiidi keraamikat laialdaselt paljudes kõrgtehnoloogilistes valdkondades, sealhulgas masinate tootmises (nagu kulumiskindlad osad ja lõikeriistad), elektroonikas ja energias (integraallülituse substraadid, isolatsioonikestad), keemiatööstuses (korrosioonikindlad reaktorite vooderdised), biomeditsiinis (kunstliigendid, hambaimplantaadid), ehitustehnika (kuulikindlad raudrüüd, eriklaasid).

Ettevalmistusprotsessisalumiiniumoksiidi keraamika, on iga etapp – tooraine töötlemine, vormimine, paagutamine ja sellele järgnev töötlemine – ülioluline. Praegu on paagutamine alumiiniumoksiidi keraamika valmistamise põhiprotsess. See protsess hõlmab töötlemist kõrgel temperatuuril, et tihendada rohelist keha, soodustada terade kasvu ja arendada poorsust, moodustades lõpliku mikrostruktuuri. Kui paagutamine on lõppenud, määratakse materjali mikrostruktuur ja omadused sisuliselt kindlaks, mistõttu on selle muutmine järgmiste protsesside kaudu äärmiselt keeruline. Seetõttu on paagutamismehhanismi ja peamiste mõjutegurite – nagu tooraineosakeste omadused ja paagutamise abivahendite valik – põhjalik uurimine olulise teoreetilise ja insenertehnilise väärtusega alumiiniumoksiidi keraamika omaduste optimeerimiseks ja kasutusala laiendamiseks.

1. SissejuhatusAlumiiniumoksiidi keraamika

Alumiiniumoksiid (Al₂O3) on kõrgkeraamikas üks enimkasutatavaid tooraineid. Al₂O3 sisalduse põhjal võib selle jagada kõrge puhtusastmega (≥99,9%) ja tavalisteks (75%–99%) tüüpideks. Kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiidi keraamika on äärmiselt kõrge paagutamistemperatuuriga (1650–1990 ℃) ja suudab edastada 1–6 μm infrapunavalgust, mida tavaliselt kasutatakse naatriumlampides, plaatina-plaatina tiiglites, integraallülituse substraatides ja kõrgsageduslikes isolatsioonikomponentides. Alumiiniumoksiidi liigitatakse selle Al₂O3 sisalduse alusel mitmeks tüübiks, sealhulgas 99%, 95%, 90% ja 85%. 99% alumiiniumoksiidi kasutatakse kõrgtemperatuurilistes tiiglites, keraamilistes laagrites ja kulumiskindlates tihendites; 95% alumiiniumoksiid sobib korrosiooni- ja kulumiskindlasse keskkonda; ja 85% alumiiniumoksiidil on tänu talki lisamisele optimeeritud elektrilised omadused ja mehaaniline tugevus, mistõttu sobib see elektroonikaseadmete vaakumpakendamiseks.

Alumiiniumoksiid esineb mitmesugustes kristallvormides (allotroopsed kristallid), millest levinumad on α-Al2O3, β-Al2O3 ja γ-Al2O3. α-Al₂O₃ (korundstruktuur) on kõige stabiilsem vorm, mis kuulub trigonaalsesse kristallisüsteemi ja on ainus looduslikult esinev stabiilne alumiiniumoksiidi kristallivorm (nagu korund ja rubiin). See on tuntud oma kõrge kõvaduse, kõrge sulamistemperatuuri, suurepärase keemilise stabiilsuse ja dielektriliste omaduste poolest ning on aluseks suure jõudlusega alumiiniumoksiidi keraamika valmistamisele.

2. Alumiiniumoksiidi keraamika paagutamine

Paagutamine viitab pulbri või pressitud tihendite kuumutamisele temperatuuril, mis on madalam nende põhikomponentide sulamistemperatuurist ja seejärel nende sobivast jahutamisest tihedate polükristalliliste materjalide saamiseks. See protsess võimaldab osakeste kaela kasvu difusiooni, terade piiride migratsiooni ja pooride eemaldamise kaudu, mille tulemuseks on suure tihedusega ja suure jõudlusega keraamilised materjalid. Liikuv jõud tuleneb süsteemi pinnaenergia vähenemise tendentsist – ülipeentel pulbritel on suur eripind ja kõrge pinnaenergia ning paagutamise ajal toovad osakeste sidumine ja poorsuse vähenemine kaasa süsteemi termodünaamilise stabiilsuse.

Vedelfaasi olemasolu või puudumise alusel võib paagutamise jagada tahkefaasiliseks ja vedelfaasiliseks paagutamiseks. Oksiide nagu Al2O3 ja ZrO2 saab sageli tihendada tahkefaasilise paagutamise teel; samas kui kovalentne keraamika nagu Si3N4 ja SiC vajavad paagutamise soodustamiseks vedela faasi moodustamiseks paagutamise abivahendeid. Vedelfaasiline paagutamine hõlmab kolme etappi: osakeste ümberpaigutamine, lahustumine-sadestamine ja tahkefaasilise karkassi moodustamine. Sobiv vedel faas võib soodustada tihenemist, kuid liigne vedel faas võib põhjustada terade ebanormaalset kasvu.

Paagutamisprotsess hõlmab peamiselt kolme etappi: Esialgne etapp: osakeste ümberpaigutamine, kontaktpunktid moodustavad kaelad ja poorid ühendatakse omavahel; Keskmine etapp: terade piirid moodustuvad ja liiguvad, poorid sulguvad järk-järgult ja tihedus suureneb oluliselt; Hilisem etapp: terad jätkavad kasvu ja isoleeritud poorid kaovad järk-järgult või jäävad terade piiridesse.

Semicorex pakub kohandatudAlumiiniumoksiidi keraamilised tooted. Kui teil on küsimusi või vajate lisateavet, võtke meiega ühendust.

Kontakttelefon # +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com