Благодаря своей исключительной механической прочности, отличным электроизоляционным свойствам, хорошей стойкости к высоким температурам и коррозионной стойкости,керамика из оксида алюминиязанимают незаменимое и ключевое место в современной промышленности. В данной работе представлен углубленный анализ основного сырья, определяющего эксплуатационные характеристики алюмооксидной керамики, — промышленного глинозема, охватывающий его классификацию, характеристики и процессы получения. Начиная с проблемных областей применения в высокотехнологичном производстве и объединяя конкретные сценарии применения, авторы раскрывают ключевое влияние чистоты сырья, размера частиц и технологических характеристик на эксплуатационные характеристики конечного продукта. Кроме того, в статье систематически рассматривается ряд решений, от очистки сырья и регулирования микроструктуры до передовых технологий спекания, а также представлены краткий обзор и прогноз будущих тенденций развитияалюмооксидная керамикасырье.
Керамика из оксида алюминия; Основное сырье; Промышленный глинозем; Чистота; Размер частиц; Спекающие добавки; Регулирование производительности
Точное редактирование керамических «генов» от сырья до структуры
Для системного решения вышеупомянутых проблем необходимо вернуться к основам производства сырья. Благодаря многомерным и точным методам контроля мы можем добиться ремоделирования свойств на генетическом уровне.керамика из оксида алюминия.
1. Отбор и сортировка сырья: создание основы эффективности
Промышленный глинозем (Эл ₂ O3) — это не отдельное вещество, а целое семейство, строго классифицированное по чистоте:
● Тип общего назначения (например, 95%, 99% Эл₂O₃): подходит для сценариев с низкими требованиями к производительности, таких как огнеупорные материалы и общие структурные компоненты.
● Тип высокой чистоты (например, 99,5%, 99,7% Эл ₂ O3): с чрезвычайно низким содержанием примесей щелочных металлов является основным сырьем для производства высокопроизводительной электронной керамики, прозрачной керамики и свечей зажигания.
● Сверхвысокочистый тип (99,9% и выше): в основном используется в таких областях, как полупроводники, лазеры и высокотехнологичная оптика, где требования к чистоте достигают уровня частей на миллион или даже частей на миллиард.
На основе эксплуатационных требований к конечным продуктам точно подобрать уровень чистоты сырья и исключить эксплуатационные риски, вызванные примесями из источника.
2. Точный контроль размера и морфологии частиц: формирование идеальных микроструктур
Размер частиц, распределение и морфология сырья напрямую определяют активность спекания и микроструктуру конечной керамики:
● Ультратонкий размер частиц и узкое распределение: Благодаря передовым технологиям измельчения и классификации, таким как струйная и песчаная мельницы, порошок оксида алюминия обрабатывается до субмикронного или даже нанометрового уровня, при этом распределение размеров частиц строго контролируется. Ультратонкие и однородные частицы имеют большую удельную поверхность и более высокую движущую силу спекания, что облегчает низкотемпературное спекание и высокую плотность, а также позволяет производить высококачественную керамику с мелким зерном и однородной структурой.
● Сфероидизация: частицы, близкие к сферическим, обладают лучшей заполняемостью и сыпучестью, что не только улучшает однородность сухих прессованных сырых тел, но и способствует процессам переноса материала и уплотнения во время спекания.
3. Научное составление смесей для спекания: руководство интеллектуальной навигацией по спеканию
Для снижения температуры спекания, подавления аномального роста зерен, очистки границ зерен или придания определенных функций обычно вводят небольшое количество (0,5–5%) спекающих добавок:
● MgO: классическая добавка, эффективно подавляющая аномальный рост зерен оксида алюминия и способствующая гомогенизации микроструктуры. Она играет ключевую роль в изготовлении высокопрочной и прозрачной керамики.
● SiO ₂, CaO, MgO и т. д.: образуя мгновенную жидкую фазу, они значительно способствуют миграции материала и достижению высокой плотности при низкой температуре, но следует уделять внимание влиянию остатка жидкой фазы на характеристики при высокой температуре.
● Оксиды редкоземельных элементов (Y ₂ O3, Ла ₂ O3 и т. д.): способны уплотнять границы зерен, удалять зернограничные примеси, значительно улучшать сопротивление ползучести при высоких температурах и надежность долговременной эксплуатации керамики.
4. Совместная оптимизация процессов формования и спекания
Даже если сырье является идеальным, для полной реализации его потенциала необходимо сочетать современные процессы формования и спекания:
● Формование под изостатическим давлением: обеспечивает изотропное давление формования для получения керамических изделий высокой плотности без дефектов.
● Горячее прессование и горячее изостатическое прессование: Под синергетическим воздействием температуры и давления внутренние поры материала практически полностью устраняются, и получаются изделия из алюмооксидной керамики с плотностью, превышающей 99,99%, и эксплуатационными характеристиками, приближающимися к теоретическому пределу.