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氧化铝陶瓷制备方法

2020-02-24 17:39:00

  氧化铝陶瓷作为陶瓷质陶瓷,具有高强度、高弹性模量、高温抗氧化性等优异性能,广泛应用于制备陶瓷基复合材料、金属基复合材料等领域,成为目前极有发展前途的无机盐陶瓷材料。下面小编简要介绍氧化铝陶瓷制备方法及应用。

  一、氧化铝陶瓷制备方法

  氧化铝(lv)陶(tao)瓷(ci)制备方法(fa)主要(yao)有助(zhu)熔剂法(fa)、湿氢(qing)法(fa)、Al-SiO2法(fa)、模板法(fa)、前驱(qu)体法(fa)等。

  1、助熔(rong)剂法

  助熔(rong)剂法是采用硫酸铝钾(jia)为原料,以(yi)硫酸钾(jia)为助熔(rong)剂,将硫酸铝钾(jia)和硫酸钾(jia)按一定比例混合研磨(mo)均匀,放(fang)入高温炉中以(yi)一定速率升至900~1200℃,焙烧 2~6 h,自然冷(leng)却后(hou)对产物进行溶浸(jin)处理,得到氧(yang)化铝陶瓷。

  助(zhu)熔剂法优点是工艺简单,成本低(di)廉,且硫酸铝钾(jia)分解(jie)过(guo)程中能够得(de)到副产品硫酸钾(jia),具有一(yi)定经(jing)济效益。

  2、湿氢法(fa)

  湿(shi)氢法是将Al 粉置于Al2O3中(zhong),在适(shi)当的位(wei)置放(fang)入(ru)单晶Al2O3以诱导陶瓷(ci)生长,放(fang)入(ru)管式(shi)炉内,在湿(shi)氢气(qi)(qi)氛下加(jia)热(re)至(zhi)1400℃,保持2h,湿(shi)氢露(lu)点控制为-30℃。通(tong)过(guo)控制氢气(qi)(qi)露(lu)点起到(dao)(dao)对其中(zhong)水蒸气(qi)(qi)含量的控制,制备得(de)到(dao)(dao)的氧化(hua)铝陶瓷(ci)。

  湿(shi)氢法优点(dian)(dian)是氧化铝(lv)陶瓷(ci)以(yi)螺(luo)旋(xuan)位错机(ji)理生长,产品品质较好。缺(que)点(dian)(dian)是露点(dian)(dian)不易(yi)控制,受(shou)环境湿(shi)度因(yin)素干扰大,且对实验设备影响很大。

  3、模板法

  目前,研究报道模板法主要是采用(yong)棉(mian)花纤维和(he)碳纳米管为(wei)模板,制备(bei)氧化铝(lv)陶瓷(ci)(ci)。主要工艺过程是首(shou)先(xian)将棉(mian)花纤维浸入(ru)5%的(de)AlCl3溶液中2min,80℃下干燥24 h,放入(ru)刚玉坩锅置于烘箱中分别在 800℃、1000℃和(he)1200℃下烧制2h,即得(de)到多晶的(de)氧化铝(lv)陶瓷(ci)(ci)陶瓷(ci)(ci)。

  4、Al-SiO2法

  Al-SiO2法(fa)(fa)是(shi)目(mu)前(qian)制(zhi)备(bei)氧化铝陶瓷(ci)中采(cai)用最多的方(fang)法(fa)(fa)。该(gai)方(fang)法(fa)(fa)将Al金(jin)属和SiO2粉体混合(he)均(jun)匀后(hou),在Ar气条件下进行反应(ying),反应(ying)温(wen)度一(yi)般为1300~1500 ℃

  ,反应时间为2~4h,制备(bei)得到氧化铝陶瓷。

  Al-SiO2法优(you)点是(shi)原料价格低(di)廉,工艺操作简单易行。缺点是(shi):制(zhi)(zhi)备过程(cheng)中需(xu)要通入保护气体,限制(zhi)(zhi)了其工业(ye)应用(yong)。

  5、前驱(qu)体法

  化学反(fan)(fan)应(ying)前(qian)驱体法(fa)在水(shui)热条(tiao)件下进行,原(yuan)料在高压(ya)釜(fu)内发生(sheng)反(fan)(fan)应(ying)得到(dao)前(qian)驱体,前(qian)驱体已经(jing)具有陶瓷或是纤维状(zhuang)结构,为(wei)最终产物的出(chu)现提供(gong)了骨架。在水(shui)热制备氧(yang)化铝(lv)陶瓷中,勃(bo)(bo)姆石(shi)纤维为(wei)常见中间体。主要工艺过程是采用 Al(OH)3为(wei)前(qian)驱体,胶体经(jing)水(shui)热反(fan)(fan)应(ying)生(sheng)成纤维状(zhuang)勃(bo)(bo)姆石(shi)晶粒,再经(jing)常压(ya)下煅烧,得到(dao) α-Al2O3微(wei)粉,晶粒仍保持了纤维形状(zhuang)。

  前(qian)驱体法优(you)点是:产物尺寸均一,品质好。缺点是:前(qian)驱体的处理(li)比较繁琐,无法进行(xing)连(lian)续生产。

  6、模(mo)板诱(you)导-水热法(fa)

  模板诱导-水(shui)(shui)热(re)法(fa)是将模板法(fa)和水(shui)(shui)热(re)法(fa)结合(he)起来(lai),以硫酸铝为前(qian)驱(qu)体加入模板剂制备(bei)了(le)薄水(shui)(shui)铝石(shi)陶瓷,并经1200℃煅烧制得了(le)α-Al2O3陶瓷。

  模板剂加入的(de)作用是(shi):(1)降(jiang)低(di)水热反应的(de)温度(du);(2)控制前驱体(ti)形貌,制备(bei)高长径比Al2O3陶(tao)瓷。

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