Sinteren van aluminiumoxide-keramiek

In de moderne materiaalwetenschap en -techniek kunnen materialen worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: metalen, organische polymeren en keramiek. Onder hen is aluminiumoxide-keramiek, vanwege hun uitstekende uitgebreide eigenschappen, een van de meest geproduceerde en toegepaste geavanceerde keramiek geworden. Ze beschikken over een hoge mechanische sterkte (buigsterkte tot 300-400 MPa), hoge soortelijke weerstand (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm), uitstekende isolatie-eigenschappen, hoge hardheid (Rockwell-hardheid HRA80-90), hoog smeltpunt (ongeveer 2050℃), uitstekende corrosieweerstand en chemische stabiliteit, en vertonen ook specifieke optische eigenschappen en ionische geleidbaarheid. Om deze redenen wordt aluminiumoxide-keramiek op grote schaal gebruikt in veel hightech-gebieden, waaronder de productie van machines (zoals slijtvaste onderdelen en snijgereedschappen), elektronica en energie (substraten voor geïntegreerde schakelingen, isolatieschalen), de chemische industrie (corrosiebestendige reactorbekledingen), biogeneeskunde (kunstmatige gewrichten, tandheelkundige implantaten), bouwtechniek (kogelvrij pantser, speciaal glas) en ruimtevaart (hogetemperatuurramen, radarkoepels).

In het voorbereidingsproces vanaluminiumoxide keramiekElke stap – verwerking van grondstoffen, vormen, sinteren en daaropvolgende verwerking – is cruciaal. Momenteel is sinteren het reguliere proces voor het bereiden van aluminiumoxide-keramiek. Dit proces omvat een behandeling op hoge temperatuur om het groene lichaam te verdichten, de korrelgroei te bevorderen en de porositeit te ontwikkelen, waardoor de uiteindelijke microstructuur wordt gevormd. Zodra het sinteren voltooid is, worden de microstructuur en de eigenschappen van het materiaal grotendeels bepaald, waardoor het uiterst moeilijk wordt om via daaropvolgende processen te wijzigen. Daarom is diepgaand onderzoek naar het sintermechanisme en de belangrijkste beïnvloedende factoren, zoals de kenmerken van grondstofdeeltjes en de selectie van sinterhulpmiddelen, van aanzienlijke theoretische en technische waarde voor het optimaliseren van de eigenschappen van aluminiumoxide-keramiek en het verbreden van hun toepassingsbereik.

1. Inleiding totAluminiumoxide keramiek

Aluminiumoxide (Al₂O₃) is een van de meest gebruikte grondstoffen in geavanceerde keramiek. Op basis van het Al₂O₃-gehalte kan het worden onderverdeeld in typen met een hoge zuiverheid (≥99,9%) en gewone (75%–99%) typen. Hoogzuiver aluminiumoxide-keramiek heeft extreem hoge sintertemperaturen (1650–1990 ℃) en kan 1–6 μm infrarood licht doorlaten, dat vaak wordt gebruikt in natriumlampen, platina-platina smeltkroezen, substraten voor geïntegreerde schakelingen en hoogfrequente isolatiecomponenten. Alumina wordt op basis van het Al₂O₃-gehalte in verschillende typen ingedeeld, waaronder 99%, 95%, 90% en 85%. 99% aluminiumoxide wordt gebruikt in smeltkroezen voor hoge temperaturen, keramische lagers en slijtvaste afdichtingen; 95% aluminiumoxide is geschikt voor corrosiebestendige en slijtvaste omgevingen; en 85% aluminiumoxide heeft, dankzij de toevoeging van talk, geoptimaliseerde elektrische eigenschappen en mechanische sterkte, waardoor het geschikt is voor het vacuüm verpakken van elektronische apparaten.

Aluminiumoxide bestaat in verschillende kristalvormen (allotrope kristallen), waarvan α-Al₂O₃, β-Al₂O₃ en γ-Al₂O₃ de meest voorkomende zijn. α-Al₂O₃ (korundstructuur) is de meest stabiele vorm, behorend tot het trigonale kristalsysteem, en is de enige natuurlijk voorkomende stabiele kristalvorm van aluminiumoxide (zoals korund en robijn). Het staat bekend om zijn hoge hardheid, hoog smeltpunt, uitstekende chemische stabiliteit en diëlektrische eigenschappen, en vormt de basis voor de bereiding van hoogwaardig aluminiumoxide-keramiek.

2. Sinteren van aluminiumoxide-keramiek

Sinteren verwijst naar het proces waarbij poeder of geperste compacts worden verwarmd tot een temperatuur onder het smeltpunt van hun hoofdcomponenten en deze vervolgens op de juiste manier worden gekoeld om dichte polykristallijne materialen te verkrijgen. Dit proces maakt deeltjeshalsgroei mogelijk door diffusie, korrelgrensmigratie en de eliminatie van poriën, wat uiteindelijk resulteert in keramische materialen met hoge dichtheid en hoge prestaties. De drijvende kracht komt voort uit de neiging om de oppervlakte-energie van het systeem af te nemen: ultrafijne poeders hebben een hoog specifiek oppervlak en een hoge oppervlakte-energie, en tijdens het sinteren leiden deeltjesbinding en porositeitsreductie tot thermodynamische stabiliteit van het systeem.

Op basis van de aan- of afwezigheid van een vloeibare fase kan sinteren worden onderverdeeld in sinteren in de vaste fase en sinteren in de vloeibare fase. Oxiden zoals Al₂O₃ en ZrO₂ kunnen vaak worden verdicht door sinteren in de vaste fase; terwijl covalente keramische materialen zoals Si3N4 en SiC sinterhulpmiddelen nodig hebben om een ​​vloeibare fase te vormen om het sinteren te bevorderen. Sinteren in de vloeistoffase omvat drie fasen: herschikking van deeltjes, oplossingsprecipitatie en vorming van een raamwerk in de vaste fase. Een geschikte vloeibare fase kan de verdichting bevorderen, maar een overmatige vloeibare fase kan leiden tot abnormale korrelgroei.

Het sinterproces omvat hoofdzakelijk drie fasen: Beginfase: herschikking van deeltjes, contactpunten vormen halzen en poriën worden met elkaar verbonden; Middenstadium: Korrelgrenzen vormen en bewegen, poriën sluiten zich geleidelijk en de dichtheid neemt aanzienlijk toe; Later stadium: De korrels blijven groeien en geïsoleerde poriën verdwijnen geleidelijk of blijven op de korrelgrenzen.

Semicorex biedt maatwerkKeramische producten van aluminiumoxide. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com