Alumínium-oxid kerámiák szinterezése

A modern anyagtudományban és mérnöki munkában az anyagok három fő kategóriába sorolhatók: fémek, szerves polimerek és kerámiák. Közülük a timföldkerámia kiváló átfogó tulajdonságainak köszönhetően az egyik legszélesebb körben gyártott és legszélesebb körben alkalmazott korszerű kerámiává vált. Nagy mechanikai szilárdsággal (hajlítószilárdság 300-400 MPa-ig), nagy ellenállással (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm), kiváló szigetelési tulajdonságokkal, nagy keménységgel (Rockwell-keménység HRA80-90), magas olvadásponttal (kb. 2050 ℃), kiváló optikai stabilitással, fajlagos vezetőképességgel és kémiai expozíciós tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezen okok miatt az alumínium-oxid kerámiát széles körben használják számos csúcstechnológiai területen, beleértve a gépgyártást (például kopásálló alkatrészek és vágószerszámok), az elektronikát és az áramellátást (integrált áramköri szubsztrátok, szigetelő héjak), a vegyiparban (korrózióálló reaktorburkolatok), a biomedicinában (mesterséges kötések, fogászati ​​​​implantátumok), az építőiparban (golyóálló páncélzatok, speciális üvegek).

Az előkészítési folyamatbantimföld kerámia, minden lépés – a nyersanyagfeldolgozás, formázás, szinterezés és az azt követő feldolgozás – döntő fontosságú. Jelenleg a szinterezés az alumínium-oxid kerámiák előállításának fő folyamata. Ez a folyamat magas hőmérsékletű kezelést foglal magában a zöld test sűrűsödése, a szemcsék növekedésének elősegítése és a porozitás kialakítása érdekében, így kialakul a végső mikrostruktúra. A szinterezés befejeztével az anyag mikroszerkezete és tulajdonságai lényegében meghatározásra kerülnek, ami rendkívül megnehezíti a módosítást a későbbi eljárások során. Ezért a szinterezési mechanizmus és a kulcsfontosságú befolyásoló tényezők – mint például a nyersanyagrészecskék jellemzői és a szinterezési segédanyagok kiválasztása – mélyreható kutatása jelentős elméleti és mérnöki értéket jelent a timföldkerámiák tulajdonságainak optimalizálása és alkalmazási körének bővítése szempontjából.

1. Bevezetés aAlumínium-oxid kerámia

Az alumínium-oxid (Al2O3) a fejlett kerámiák egyik leggyakrabban használt nyersanyaga. Al2O3-tartalom alapján nagy tisztaságú (≥99,9%) és közönséges (75%–99%) típusra osztható. A nagy tisztaságú alumínium-oxid kerámiák rendkívül magas szinterezési hőmérséklettel (1650–1990 ℃) rendelkeznek, és 1–6 μm-es infravörös fényt képesek továbbítani, amelyet általában nátriumlámpákban, platina-platina tégelyekben, integrált áramköri hordozókban és nagyfrekvenciás szigetelő alkatrészekben használnak. Az alumínium-oxidot Al2O3-tartalma alapján több típusra osztják, köztük 99%, 95%, 90% és 85%. 99%-os alumínium-oxidot használnak magas hőmérsékletű tégelyekben, kerámia csapágyakban és kopásálló tömítésekben; A 95%-os alumínium-oxid korrózióálló és kopásálló környezetben használható; a 85%-os alumínium-oxid pedig a talkum hozzáadásának köszönhetően optimalizált elektromos tulajdonságokkal és mechanikai szilárdsággal rendelkezik, így alkalmas vákuumos elektronikai eszközök csomagolására.

Az alumínium-oxid különféle kristályformákban (allotróp kristályok) létezik, a leggyakoribbak az α-Al2O3, β-Al2O3 és γ-Al2O3. Az α-Al2O3 (korund szerkezet) a legstabilabb forma, amely a trigonális kristályrendszerhez tartozik, és az egyetlen természetben előforduló stabil alumínium-oxid kristályforma (mint a korund és a rubin). Nagy keménységéről, magas olvadáspontjáról, kiváló kémiai stabilitásáról és dielektromos tulajdonságairól híres, és ez az alapja a nagy teljesítményű alumínium-oxid kerámiák készítésének.

2. Alumínium-oxid kerámiák szinterezése

A szinterezés a por vagy préselt tömörítések főkomponenseinek olvadáspontja alatti hőmérsékleten történő hevítését, majd megfelelő hűtését jelenti sűrű polikristályos anyagok előállítására. Ez a folyamat lehetővé teszi a részecskék nyakának növekedését a diffúzió, a szemcsehatárok migrációja és a pórusok eltávolítása révén, ami végső soron nagy sűrűségű, nagy teljesítményű kerámia anyagokat eredményez. A hajtóerő a rendszer felületi energiájának csökkenő tendenciájából származik – az ultrafinom porok nagy fajlagos felülettel és nagy felületi energiával rendelkeznek, a szinterezés során pedig a részecskekötés és a porozitáscsökkentés a rendszer termodinamikai stabilitásához vezet.

A folyékony fázis jelenléte vagy hiánya alapján a szinterezés szilárd fázisú és folyadékfázisú szinterezésre osztható. Az oxidok, például az Al203 és a ZrO2 gyakran tömöríthetők szilárd fázisú szinterezéssel; míg a kovalens kerámiák, mint például a Si3N4 és a SiC, szinterezési segédanyagokat igényelnek, hogy folyékony fázist képezzenek a szinterezés elősegítése érdekében. A folyadékfázisú szinterezés három szakaszból áll: részecske-átrendeződés, oldódás-kicsapás és szilárd fázisú vázképzés. A megfelelő folyadékfázis elősegítheti a tömörödést, de a túlzott folyadékfázis rendellenes szemnövekedéshez vezethet.

A szinterezési folyamat alapvetően három szakaszból áll: Kezdeti szakasz: A részecskék átrendeződése, az érintkezési pontok nyakakká alakulnak, és a pórusok összekapcsolódnak; Középső szakasz: A szemcsehatárok kialakulnak és elmozdulnak, a pórusok fokozatosan bezáródnak, a sűrűség jelentősen megnő; Későbbi szakasz: A szemcsék tovább nőnek, és az elszigetelt pórusok fokozatosan eltűnnek, vagy a szemcsehatárokon maradnak.

A Semicorex személyre szabott ajánlatokat kínálAlumínium-oxid kerámia termékek. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com