透明氧化鋁陶瓷課件

透明氧化鋁陶瓷的研究進展

透明氧化鋁陶瓷的性能透明氧化鋁陶瓷的影響因素透明氧化鋁透明陶瓷的制備方法透明氧化鋁陶瓷的應用及發(fā)展前景我要講述的內(nèi)容是：氧化鋁陶瓷是第一個實現(xiàn)透明化的先進陶瓷材料，拓展了先進陶瓷材料的研究和應用領域。第一例透明陶瓷是1962年在美國制備成功的氧化鋁透明陶瓷。將MgO、ZnO、NiO等添加劑摻入高純細散的氧化鋁。隨后，氧化釔透明陶瓷、氮化鋁透明陶瓷、電光透明陶瓷和激光透明陶瓷等相繼實現(xiàn)。

透明氧化鋁陶瓷可以用來制作高發(fā)光效率的高壓鈉燈的發(fā)光管，另外，利用其透光性也被用作高溫下檢測紅外線的窗口材料，單晶氧化鋁的藍寶石、含有Cr2O3的Al2O3單晶的紅寶石，它可作為固體激光器的振蕩元件材料。上圖為透明氧化鋁陶瓷質(zhì)的高壓鈉發(fā)光管普通陶瓷不是透明的，那么是怎樣實現(xiàn)陶瓷的透明化的？影響氧化鋁透明性的因素主要有哪些？a氣孔率b晶界結構c陶瓷晶粒尺寸d表面加工光潔度a氣孔率

對透明陶瓷透光性能影響最大的因素是氣孔率。透明陶瓷的制備過程實質(zhì)上就是在燒結過程中完全排除顯微氣孔的致密化過程。氣孔尺寸、數(shù)量、種類都會對陶瓷材料的透明性產(chǎn)生顯著影響。

制品的透明度對氣孔率十分敏感，氣孔率的微小變化可顯著改變材料透光率。陶瓷體中閉口氣孔率0．25％變?yōu)?．85％時，透過率降低33%。制備較高透光率的陶瓷的最大條件就是最大限度的降低氣孔率，特別是顯氣孔率。這也是透明氧化鋁陶瓷致密度通常要大于99.9%的原因。b晶界結構

c陶瓷晶粒尺寸透明氧化鋁陶瓷的透光率取決于陶瓷多晶體的晶粒尺寸，當入射光波長等于晶粒尺寸時，光的散射效應最大，透光率最低。固提高透明氧化鋁陶瓷的透光率，應將陶瓷的晶粒尺寸控制在入射光的波長范圍之外。

d表面加工光潔度透明氧化鋁陶瓷的透光率還受表面光潔度的制約。燒結后未經(jīng)處理的陶瓷表面具有較高的粗糙度，光線入射到這種面上會發(fā)生漫反射。陶瓷的粗糙度越大，其透明度就越低。對陶瓷表面進行研磨和拋光處理會大大提高透光率。1粉體制備新的粉體制備工藝有激光等離子體法、噴霧干燥法、自蔓高溫合成法等。下面就簡單介紹其中的兩種方法。a自蔓延高溫合成法(SIB)

自蔓延高溫合成法制備粉料優(yōu)于傳統(tǒng)的方法，其優(yōu)點在于：(1)純度高，自蔓延高溫合成法經(jīng)過一個高溫過程，許多雜質(zhì)尤其是有機物在高溫時揮發(fā)，而粉料表面的氧化膜也被還原；(2)活性大，此法反應迅速，合成過程中溫度梯度大，產(chǎn)品中有可能出現(xiàn)缺陷集中相和亞穩(wěn)相，產(chǎn)物的活性大大提高，易于進一步燒結致密化。b噴霧熱解法噴霧熱解法簡稱SP法，又稱噴霧焙燒法或溶液蒸發(fā)分解法，其特點是采用液相物質(zhì)為前驅(qū)體，通過噴霧熱解過程直接得到最終產(chǎn)物，不需過濾、洗滌、干燥、燒結等過程。因此，產(chǎn)品純度高、分散性好、粒度均勻可控，尤其適合于制備多組分復合超細納米粉體，但存在原料成本高、能耗大等問題。注漿成形法

注漿法是一種古老的成形方法，它可以制備形狀復雜的制品，工藝容易控制，但生產(chǎn)效率低，勞動強度大，透明氧化鋁陶瓷的坯體密度低于理論密度85％時則很難得到透明氧化鋁制品。熱壓注成形方法

熱壓注成形的基本原理是：在80度～100度的溫度下透明氧化鋁瓷料，同加有表面活性劑油酸的石蠟和蜂蠟液混合在一起，在一定壓力下使瓷漿充滿金屬模具，并在一定壓力的持續(xù)作用下凝固，形成半成品，而后再經(jīng)過排蠟燒成獲得所需制品。此方法生產(chǎn)效率高，操作容易，制品精確度高。等靜壓成形法

等靜壓成形法的基本原理是：將透明氧化鋁陶瓷粉料裝進具有彈性的模具內(nèi)密封，然后把模具連同粉料一起放在具有氣體和液體的高壓容器內(nèi)封閉后，用泵對液體和氣體進行加壓，通過液體或氣體能均勻傳遞壓力的特點，彈性模具就受到均勻的壓力并傳遞給粉料，使粉料被壓成為與模型相象的壓實物，但其尺寸要有一定減小，受壓完畢后，慢慢減壓，然后從模具中取出坯體。等靜壓成形法得到的坯體具有較高的生坯密度，坯體一致性好，產(chǎn)品合格率高，便于自動化生產(chǎn)。3燒結工藝

要得到致密的、氣孔率低的透明陶瓷，必須采用不同于普通陶瓷的特殊燒結工藝。采用最常用的是常壓燒結，這種方法生產(chǎn)成本低，是最普通的燒結方法。透明氧化鋁陶瓷的燒成溫度較高，一般在1750oC-

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