Aliuminio oksido keramikos sukepinimas

Šiuolaikinėje medžiagų moksle ir inžinerijoje medžiagas galima suskirstyti į tris pagrindines kategorijas: metalus, organinius polimerus ir keramiką. Tarp jų aliuminio oksido keramika dėl savo puikių visapusiškų savybių tapo viena plačiausiai gaminamų ir taikomų pažangių keramikų. Jie pasižymi dideliu mechaniniu stiprumu (lenkimo stipris iki 300-400 MPa), didele varža (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm), puikiomis izoliacinėmis savybėmis, dideliu kietumu (Rokvelo kietumas HRA80-90), aukšta lydymosi temperatūra (apie 2050 ℃), puikiomis optinėmis savybėmis, atsparumu korozijai ir cheminiu atsparumu. Dėl šių priežasčių aliuminio oksido keramika plačiai naudojama daugelyje aukštųjų technologijų sričių, įskaitant mašinų gamybą (pvz., dilimui atsparių dalių ir pjovimo įrankių), elektroniką ir energiją (integrinių grandynų substratai, izoliaciniai apvalkalai), chemijos pramonę (korozijai atsparūs reaktorių įdėklai), biomediciną (dirbtiniai sujungimai, dantų implantai), statybų inžineriją (neperšaunamus šarvus, specialius stiklus).

Paruošimo procesealiuminio oksido keramika, kiekvienas etapas – žaliavos apdorojimas, formavimas, sukepinimas ir tolesnis apdorojimas – yra labai svarbus. Šiuo metu sukepinimas yra pagrindinis aliuminio oksido keramikos gamybos procesas. Šis procesas apima apdorojimą aukštoje temperatūroje, kad sutankintų žalią kūną, skatintų grūdų augimą ir padidintų poringumą, suformuojant galutinę mikrostruktūrą. Kai sukepinimas baigtas, medžiagos mikrostruktūra ir savybės iš esmės nustatomos, todėl ją labai sunku pakeisti tolesniais procesais. Todėl nuodugnus sukepinimo mechanizmo ir pagrindinių įtakojančių veiksnių, tokių kaip žaliavos dalelių charakteristikos ir sukepinimo pagalbinių priemonių parinkimas, tyrimas turi didelę teorinę ir inžinerinę vertę optimizuojant aliuminio oksido keramikos savybes ir praplečiant jų taikymo sritį.

1. Įvadas įAliuminio keramika

Aliuminio oksidas (Al2O3) yra viena iš dažniausiai naudojamų žaliavų pažangioje keramikoje. Pagal Al₂O3 kiekį galima suskirstyti į didelio grynumo (≥99,9%) ir įprastus (75%–99%) tipus. Didelio grynumo aliuminio oksido keramika pasižymi itin aukšta sukepinimo temperatūra (1650–1990 ℃) ir gali perduoti 1–6 μm infraraudonąją šviesą, dažniausiai naudojamą natrio lempose, platinos-platinos tigliuose, integrinių grandynų substratuose ir aukšto dažnio izoliacijos komponentuose. Aliuminio oksidas skirstomas į keletą tipų, atsižvelgiant į jo Al2O3 kiekį, įskaitant 99%, 95%, 90% ir 85%. 99 % aliuminio oksido naudojamas aukštos temperatūros tigliuose, keraminiuose guoliuose ir dilimui atspariuose sandarikliuose; 95% aliuminio oksido tinka korozijai ir dilimui atsparioje aplinkoje; ir 85 % aliuminio oksido, dėl pridėto talko, turi optimizuotas elektrines savybes ir mechaninį stiprumą, todėl tinka vakuuminiam elektroninių prietaisų pakavimui.

Aliuminio oksidas yra įvairių kristalų formų (alotropinių kristalų), dažniausiai α-Al2O3, β-Al2O3 ir γ-Al2O3. α-Al2O3 (korundo struktūra) yra stabiliausia forma, priklausanti trigonalinei kristalų sistemai, ir yra vienintelė natūraliai pasitaikanti stabili aliuminio oksido kristalų forma (kaip korundas ir rubinas). Jis garsėja dideliu kietumu, aukšta lydymosi temperatūra, puikiu cheminiu stabilumu ir dielektrinėmis savybėmis ir yra aukštos kokybės aliuminio oksido keramikos paruošimo pagrindas.

2. Aliuminio oksido keramikos sukepinimas

Sukepinimas reiškia miltelių arba presuotų sutankinimų kaitinimo procesą žemesnėje nei jų pagrindinių komponentų lydymosi tašką, o po to juos tinkamai vėsina, kad būtų gautos tankios polikristalinės medžiagos. Šis procesas leidžia dalelių kakleliui augti difuzijos, grūdelių ribos migracijos ir porų pašalinimo metu, todėl galiausiai gaunamos didelio tankio, aukštos kokybės keraminės medžiagos. Varomoji jėga atsiranda dėl tendencijos mažėti sistemos paviršiaus energijai – itin smulkūs milteliai turi didelį specifinį paviršiaus plotą ir didelę paviršiaus energiją, o sukepinimo metu dalelių surišimas ir poringumo mažinimas lemia termodinaminį sistemos stabilumą.

Atsižvelgiant į skystosios fazės buvimą ar nebuvimą, sukepinimas gali būti skirstomas į kietosios fazės sukepinimą ir skystosios fazės sukepinimą. Oksidai, tokie kaip Al2O3 ir ZrO2, dažnai gali būti tankinami kietosios fazės sukepinimo būdu; tuo tarpu kovalentinei keramikai, tokiai kaip Si3N4 ir SiC, reikalingos sukepinimo priemonės, kad susidarytų skysta fazė, skatinanti sukepinimą. Skystosios fazės sukepinimas apima tris etapus: dalelių pertvarkymą, tirpimą-nusodinimą ir kietosios fazės karkaso susidarymą. Tinkama skystoji fazė gali paskatinti tankėjimą, tačiau per didelė skystoji fazė gali sukelti nenormalų grūdų augimą.

Sukepinimo procesą daugiausia sudaro trys etapai: Pradinis etapas: dalelių persirikiavimas, kontaktiniai taškai suformuoja kaklelius ir poros susijungia tarpusavyje; Vidurinė stadija: formuojasi ir juda grūdelių ribos, pamažu užsidaro poros, žymiai padidėja tankis; Vėlesnė stadija: grūdai toliau auga, o izoliuotos poros palaipsniui išnyksta arba lieka grūdelių ribose.

„Semicorex“ siūlo pritaikytusAliuminio keramikos gaminiai. Jei turite klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com