《氧化铝陶瓷》PPT课件.ppt

1、特种陶瓷工艺学,主讲：刘维良 材料科学与工程学院,2 氧化铝陶瓷,2.1 Al2O3的结晶形态与性能 Al2O3 有许多种同质多晶变体，但主要有三种，即- Al2O3 ， -Al2O3 和-Al2O3 。Al2O3的晶型转化关系如图所示,2 氧化铝陶瓷,2 氧化铝陶瓷,-Al2O3 尖晶石型(立方)结构 密度较小，为3.423.47 g/cm3 高温下不稳定 机电性能差 -Al2O3 是一种Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物 密度3.303.63g/cm3 呈现离子型导电,2 氧化铝陶瓷,-Al2O3 属三方晶系 密度3.964.01 g/cm3 结构最紧密，活性低，高温稳定 电学性质最好，具有

2、优良的机电性能 莫氏硬度为9,2 氧化铝陶瓷,2.2 Al2O3原料的制备 制取工业Al2O3的原料为铝土矿(bauxite) 主要步骤为烧结、溶出、脱硅、分解和煅烧 溶解于氢氧化钠(NaOH)中，铝土矿中的杂质都不溶于NaOH 偏铝酸钠(NaAlO2)溶液冷却至过饱和态加水分解，析出氢氧化铝(Al(OH)3)的沉淀 再将它煅烧，即得到氧化铝,2 氧化铝陶瓷,2.3 Al2O3的预烧 预烧的目的：是使-Al2O3全部转变为-Al2O3，减少烧成收缩。此外，预烧还可以去除Al2O3原料中的Na2O，提高原料的纯度从而保证产品的性能 工业Al2O3 预烧时，通常要加入适量的添加物，如H3BO3 、

3、NH4F、AlF3等，加入量一般为0.33% 采用H3BO3添加剂，预烧温度在14001450左右，保温23小时，其反应如下： Na2O +2 H3BO3Na2B2O4+3H2O 如果预烧时采用NH4F，预烧温度为1250，保温12小时,2 氧化铝陶瓷,对预烧的Al2O3，可以用染色法、光学显微镜法和密度法等来检查-Al2O3 转变为-Al2O3 的程度 染色法 光学显微镜法 密度法,2 氧化铝陶瓷,2.4 Al2O3陶瓷的制造 Al2O3陶瓷原料加工 机械粉碎方法 滚筒式球磨 行星式研磨 行星式振动磨 搅拌球磨机 气流粉碎,2 氧化铝陶瓷,滚筒式球磨,2 氧化铝陶瓷,行星式研磨机结构示意图,

4、行星式研磨,2 氧化铝陶瓷,行星式振动磨,行星式振动磨机,2 氧化铝陶瓷,搅拌球磨,搅拌球磨机的三种型式示意图,2 氧化铝陶瓷,气流粉碎,气流粉碎流程示意图 1空气压缩机 2贮气罐 3净化器 4干燥器 5气流粉碎机 6旋风分离器 7袋式收尘器,2 氧化铝陶瓷,合成方法 气相法 固相法 液相法 Al2O3陶瓷的配方 添加剂的作用 添加剂分为两类：一是与Al2O3生成固溶体，采用固相烧结方法；二是能生成液相，采用液相烧结方法。 Al2O3陶瓷的常用配方,2 氧化铝陶瓷,Al2O3陶瓷成型 注浆成型法 热压铸成型 可塑法成型 挤压成型 模压成型 流延成型,2 氧化铝陶瓷,2.5 Al2O3陶瓷的烧结

5、 烧结机理 主要有四种看法：(1)蒸发和凝聚；(2)扩散；(3)粘滞流动与塑性流动；(4)溶解和沉淀。 添加剂对烧结的影响 添加剂对显微结构的影响 添加剂对烧结的影响 烧成制度 升温过程 最高烧结温度与保温时间 降温方式,2 氧化铝陶瓷,影响烧结的主要因素 原始粉料的粒度 添加剂的作用 烧结温度和保温时间 气氛的影响 成型压力的影响 烧结方法 常压烧结 热压烧结 气氛烧结,2 氧化铝陶瓷,95%Al2O3瓷的烧成曲线,图为氧化铝瓷两种烧结制度的比较 1传统的烧结制度；2控制升温烧结制,2 氧化铝陶瓷,热工设备 间歇式窑炉 电炉 电阻炉 感应炉 电弧炉 电子束炉 离子炉 高温倒焰窑 钟罩窑,2 氧化铝陶瓷,连续式窑 隧道窑 高温推板窑 高温推板窑 窑炉辅助设备 发热元件 镍铬合金 铁铬铝合金硅碳棒硅钼棒 热工测量 测温三角锥 热电偶,2 氧化铝陶瓷,2.6 Al2O3陶瓷的性能 机械强度高 电阻率高 电绝缘性能好 硬度高 熔点高， 抗腐蚀 化学稳定性 优良光学特性 离子导电性,2 氧化铝陶瓷,2.7 Al2O3陶瓷的用途 Al2O3陶瓷刀具 纯Al2O3陶瓷刀具 复合Al2O3陶瓷刀具 增韧Al2O3陶瓷刀具 Al2O3工业用阀 旋塞阀 闸阀 截止阀 球阀 电子、电力方面,2