ion dan Gabungan Alat Pensinteran Suhu Rendah untuk Seramik Aluminium Oksida
Seramik aluminium oksida, yang terkenal dengan penebat tinggi, penebat haba, rintangan kakisan dan kekerasan yang tinggi, digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang seperti pemprosesan mekanikal, elektronik, industri kimia dan aeroangkasa kerana sumbernya yang luas dan kos yang rendah. Walau bagaimanapun, jejari atom kecil hablur Al2O3, ikatan ion yang kuat, dan tenaga kekisi tinggi memerlukan mengatasi interaksi ikatan ionik yang sengit pada suhu yang sangat tinggi (2050°C) untuk mencapai pencairan dan pensinteran. Ini bukan sahaja menggunakan sejumlah besar tenaga dan mengenakan keperluan yang tinggi pada peralatan haba tetapi juga membawa kepada pertumbuhan bijian yang tidak normal pada suhu tinggi, mengakibatkan struktur tidak sekata dan juga liang tertutup dalaman yang besar, yang mengurangkan kekuatan ikatan antara bijirin dan mengurangkan prestasi bahan. Oleh itu, penyelidikan mengenai teknologi pensinteran suhu rendah untuk seramik aluminium oksida adalah penting, sama ada untuk mengurangkan penggunaan tenaga, penjimatan kos atau meningkatkan prestasi.
Pada masa ini, terdapat tiga kaedah utama untuk menurunkan suhu pensinteran aluminium oksida:
1、Mengurangkan saiz zarah serbuk aluminium oksida;
2、Mengguna pakai teknologi pensinteran suhu rendah termaju yang lain;
3、Menambah alat pensinteran.
Memandangkan menggunakan serbuk halus sebagai bahan mentah adalah mahal dan teknik pensinteran suhu rendah yang canggih seperti pensinteran gelombang mikro dan pensinteran plasma pelepasan mempunyai keperluan proses dan kos peralatan yang tinggi, menambah bantuan pensinteran terus kepada bahan serbuk aluminium oksida adalah kos efektif, cekap, dan kaedah yang mudah berbanding dengan dua yang terdahulu. Ia kini merupakan kaedah pensinteran suhu rendah yang paling berkesan dan boleh dilaksanakan.
Pengelasan dan Mekanisme Bahan Bantu Pensinteran Suhu Rendah Aluminium Oksida
Mekanisme yang menggunakan alat pensinteran menggalakkan ketumpatan seramik aluminium oksida adalah kompleks. Mengikut peranan berbeza kation dalam pelbagai bantuan pensinteran dalam mempromosikan pensinteran, ia boleh dibahagikan secara kasar kepada empat jenis: pembentukan larutan pepejal dengan aluminium oksida, pembentukan sistem eutektik dengan aluminium oksida semasa pensinteran, pembentukan fasa baru dengan aluminium oksida, dan promosi pensinteran fasa cecair kerana kehadiran fasa kaca lebur rendah dalam bahan mentah.
1、Pembentukan Penyelesaian Pepejal dengan Aluminium Oksida
Penyelesaian pepejal penggantian antara alat pensinteran dan aluminium oksida merupakan mekanisme penting untuk menggalakkan ketumpatan pensinteran aluminium oksida. Apabila bahan bantu pensinteran dan aluminium oksida mengalami penggantian larutan pepejal pada suhu tinggi, atom terlarut akan menggantikan atom pelarut dalam kekisi. Perbezaan jejari ion antara kation dan Al3+ akan menyebabkan herotan kekisi dan menjana kecacatan kekisi. Selain itu, disebabkan oleh perbezaan dalam keadaan valens antara kation dan Al2O3, kecenderungan kristal kepada neutraliti mengakibatkan pembentukan kekosongan kation dalam kristal, menyebabkan pengecutan kekisi. Kecacatan kekisi dan kekosongan kation ini memudahkan pengaktifan kekisi, meningkatkan kadar resapan, dan menjadikan seramik aluminium oksida lebih mudah dihalurkan semula, dengan itu menggalakkan pensinteran dan mengurangkan suhu pensinteran. Lazimnya, bahan bantu pensinteran yang boleh membentuk larutan pepejal dengan aluminium oksida ialah oksida dengan pemalar kekisi yang hampir dengan Al2O3, kebanyakannya mengandungi unsur valensi boleh ubah seperti TiO2, Cr2O3, Fe2O3, dan MnO2.
Kecacatan kekisi disebabkan oleh penggantian larutan pepejal
2、Pembentukan Sistem Eutektik dengan Aluminium Oksida
Semasa Pensinteran Pelarut eutektik rendah ialah campuran eutektik yang dibentuk oleh dua atau lebih pepejal melalui ikatan hidrogen. Disebabkan oleh interaksi yang kuat antara anion penerima ikatan hidrogen (HBA) dan penderma ikatan hidrogen (HBD) dan penyahtempatan cas yang disebabkan oleh bekalan hidrogen HBD dan komponen HBA, takat leburnya adalah lebih rendah daripada setiap komponen individu. . Sebagai contoh, prinsip menyiram garam pada salji menggunakan prinsip eutektik rendah untuk mencairkan salji.
Aplikasi biasa sistem eutektik ais + garam
Dalam pensinteran suhu rendah aluminium oksida, alat pensinteran yang boleh membentuk sistem eutektik binari, terner atau berbilang komponen dengan komponen lain, seperti SiO2, CaO, MgO, SrO, dan BaO, ditambah. Apabila dipanaskan pada suhu eutektik yang paling rendah, fasa cecair mula muncul. Oleh kerana suhu eutektik adalah lebih rendah daripada suhu pensinteran teori sebelum penambahan bantuan, pensinteran suhu rendah dicapai.
3、Pembentukan Fasa Baharu dengan Aluminium Oksida
Semasa Pensinteran Semasa pensinteran aluminium oksida, beberapa bahan bantu pensinteran (seperti MgO, SiO2, dll.) yang ditambah akan mengalami tindak balas fasa pepejal dengan aluminium oksida untuk membentuk fasa kedua seperti spinel aluminat magnesium dan mullit. Pembentukan fasa kedua boleh mengaktifkan kekisi, menggalakkan pensinteran aluminium oksida, dan meningkatkan sifat seramik. Secara amnya, pembentukan fasa kedua selalunya disertai dengan penjanaan mekanisme lain seperti fasa cecair dan larutan pepejal, memainkan peranan tambahan dalam menggalakkan pensinteran. Perlu dinyatakan bahawa pembentukan fasa baru memainkan peranan penting dalam meningkatkan sifat seramik aluminium oksida. Sebagai contoh, spinel aluminium magnesium yang terbentuk pada permukaan Al2O3 oleh MgO boleh mengurangkan tenaga antara muka, mengurangkan kadar resapan sempadan bijian, menghalang pertumbuhan hablur Al2O3 dengan berkesan, dan bertindak sebagai penstabil.
Gambarajah skematik tindak balas alumina dan magnesia untuk membentuk spinel magnesia-alumina
4、Penggunaan Fasa Kaca Lebur Rendah dengan Takat Lebur Rendah Terdiri untuk Membentuk Fasa Cecair
Semasa pensinteran seramik, pengenalan bahan fasa kaca lebur rendah (seperti borat, dsb.) dengan takat lebur rendah secara beransur-ansur akan mengalami peralihan daripada fasa pepejal kepada fasa cecair dengan peningkatan suhu. Kelikatan fasa kaca juga berubah. Apabila kelikatan berkurangan untuk memulakan aliran likat pada suhu tertentu disebabkan oleh tekanan kapilari, ia boleh menggalakkan penyusunan semula zarah serbuk dalam badan hijau, mencapai susunan spatial yang lebih padat, dan menggalakkan pembubaran zarah kecil atau zarah fasa pepejal dalam cecair fasa. Dengan penyebaran cecair, pemeluwapan berlaku pada permukaan zarah kasar, mempercepatkan proses tindak balas, dengan itu mencapai pensinteran seramik pada suhu yang lebih rendah. Pada masa ini, penggunaan alat bantu pensinteran fasa kaca cair rendah boleh mengurangkan suhu pensinteran aluminium oksida kepada sekitar 900°C.
Prinsip Memilih dan Menggabungkan Alat Bantu Pensinteran
Bantuan tunggal biasanya tidak dapat memenuhi keperluan pensinteran dan sifat mekanikal dan elektrik secara serentak. Dalam sesetengah kes, penggunaan bantuan tunggal untuk menurunkan suhu pensinteran boleh menyebabkan penurunan prestasi seramik. Oleh itu, dalam pengeluaran praktikal, selalunya perlu menggunakan gabungan pelbagai bantuan untuk membentuk bahan tambahan komposit.
Untuk memaksimumkan keberkesanan alat pensinteran tanpa menjejaskan prestasi bahan, prinsip berikut harus dipatuhi semasa memilih bahan bantu komposit:
.Bantuan yang berbeza harus mempunyai kesan sinergistik dalam mempromosikan pensinteran. Menggunakan pelbagai bantuan dengan mekanisme pensinteran yang berbeza boleh mengurangkan suhu pembakaran dengan lebih baik berbanding dengan bantuan tunggal.
.Bantuan yang berbeza sebaiknya tidak bertindak balas antara satu sama lain, kerana ini boleh melemahkan atau mengimbangi kesan penggalak pensinterannya.
.Bantuan yang berbeza boleh saling melengkapi. Kesan buruk daripada satu bantuan terhadap sifat material semasa promosi pensinteran boleh dikompensasikan dengan bantuan lain.
Apabila memilih bantuan yang berbeza untuk membentuk bahan bantu komposit, pembentuk kaca seperti SiO2 digunakan terutamanya sebagai bahan tambahan utama untuk membentuk sistem eutektik rendah, ditambah dengan bahan perantara kaca seperti BeO dan ZnO, dan bahan pengubah kaca seperti MgO, Li2O, BaO, CaO, dan Sr2O digunakan untuk membentuk MgO-Al2O3-SiO2 (MAS), CaO-Al2O3-SiO2 (CAS), Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS), dan sistem bantuan pensinteran yang lain. Untuk seramik aluminium oksida ketulenan tinggi, MgO biasanya dipilih sebagai bantuan pensinteran asas untuk membentuk spinel aluminat magnesium dan membina sistem eutektik rendah. Walau bagaimanapun, kemeruapan suhu tinggi MgO akan menyebabkan butiran besar pada permukaan seramik, yang akan menjejaskan sifat aluminium oksida. Oleh itu, bantuan pensinteran lain diperlukan untuk mengurangkan kadar pertumbuhan sempadan bijian aluminium oksida, seperti menggunakan gabungan MgO dan La2O3 atau Y2O3. Pada masa ini, telah terbukti secara eksperimen bahawa bahan bantu komposit yang biasa digunakan seperti sistem CaO-MgO-SiO2, sistem MnO2-TiO2-MgO, dan sistem CuO-SiO2 boleh mengurangkan suhu pensinteran dengan ketara semasa menapis bijirin, menstabilkan struktur, dan meningkatkan sifat mekanikal bahan.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. ialah pembekal terkemuka dan boleh dipercayai yang mengkhusus dalam pembuatan dan penjualan alat ganti seramik teknikal. Kami menyediakan pengeluaran tersuai dan pemesinan berketepatan tinggi untuk pelbagai siri bahan seramik berprestasi tinggi termasuk seramik alumina, seramik zirkonia, silikon nitrida, silikon karbida, boron nitrida, aluminium nitrida dan seramik kaca boleh dimesin. Pada masa ini, alat ganti seramik kami boleh didapati dalam banyak industri seperti mekanikal, kimia, perubatan, semikonduktor, kenderaan, elektronik, metalurgi dan lain-lain. Misi kami adalah untuk menyediakan bahagian seramik berkualiti terbaik untuk pengguna global dan kami amat berbesar hati untuk melihat seramik kami. bahagian berfungsi dengan cekap dalam aplikasi khusus pelanggan. Kami boleh bekerjasama dalam kedua-dua prototaip dan pengeluaran besar-besaran, dialu-alukan untuk menghubungi kami jika anda mempunyai permintaan.
