氧化鋁陶瓷由于其(qi)耐高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)硬度、耐磨(mo)損和(he)耐腐蝕等(deng)(deng)金(jin)屬(shu)材料(liao)難以相(xiang)比(bi)的(de)(de)優點(dian)，已廣泛應(ying)用于汽車發動機、航空航天(tian)、國防(fang)軍(jun)工(gong)、冶金(jin)、醫(yi)療(liao)、光學、機械電子、化(hua)T等(deng)(deng)領(ling)域(yu)。目前,氧化(hua)鋁陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)已成為(wei)材料(liao)科學領(ling)域(yu)較(jiao)為(wei)活躍的(de)(de)研究領(ling)域(yu)之一(yi)(yi)。它(ta)是(shi)成本低、發展比(bi)較(jiao)早(zao)、應(ying)用較(jiao)廣的(de)(de)一(yi)(yi)種陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)。但它(ta)同大多數陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)一(yi)(yi)樣(yang)，存在(zai)著抗熱震性差和(he)斷裂(lie)韌(ren)性低的(de)(de)缺(que)點(dian)，限制了氧化(hua)鋁陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)在(zai)工(gong)程結(jie)構中的(de)(de)應(ying)用。為(wei)了擴大氧化(hua)鋁陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)的(de)(de)應(ying)用，我們通過(guo)一(yi)(yi)些方(fang)式(shi)對陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)(ci)復合基材料(liao)增(zeng)韌(ren)，比(bi)如纖(xian)維(wei)增(zeng)韌(ren)、顆粒增(zeng)韌(ren)、金(jin)屬(shu)添(tian)加相(xiang)增(zeng)韌(ren)等(deng)(deng)，現在(zai)比(bi)較(jiao)先進的(de)(de)增(zeng)韌(ren)方(fang)式(shi)是(shi)用莫來石(shi)纖(xian)維(wei)。
莫(mo)來(lai)石(shi)纖(xian)維是當今國(guo)內(nei)外較新(xin)型的很輕質高溫耐(nai)火材(cai)料(liao)，是Al203-Si02中的一種(zhong)，使(shi)用(yong)溫度(du)一般(ban)在(zai)(zai)(zai)1500～1600℃，外觀呈白(bai)色(se)，富有彈性，柔軟、光滑(hua)，不(bu)(bu)被熔融金(jin)(jin)屬侵(qin)蝕(shi)，可(ke)與金(jin)(jin)屬很好(hao)地(di)復(fu)合制成高強度(du)、質量輕的元件;電氣絕(jue)緣、電波透(tou)過性能(neng)好(hao)，表(biao)面(mian)活性好(hao),在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)具有很佳的耐(nai)化(hua)學腐(fu)蝕(shi)和抗氧化(hua)性，耐(nai)高溫，用(yong)它(ta)制備的導彈殼體，則(ze)有可(ke)能(neng)不(bu)(bu)開天(tian)(tian)線窗，將天(tian)(tian)線裝在(zai)(zai)(zai)彈內(nei)。此外，由于近(jin)年來(lai)莫(mo)來(lai)石(shi)纖(xian)維實現(xian)了較大規(gui)模工業化(hua)生產，成本大大降低，使(shi)莫(mo)來(lai)石(shi)纖(xian)維增韌(ren)氧化(hua)鋁陶瓷(ci)基復(fu)合材(cai)料(liao)制備成本大大降低，作為工程結構材(cai)料(liao)成為可(ke)能(neng)。它(ta)的用(yong)途正處(chu)于開發階段,不(bu)(bu)久的將來(lai)將在(zai)(zai)(zai)航空、航天(tian)(tian)、衛(wei)星、交通(tong)和能(neng)源等(deng)部門(men)得到廣泛應(ying)用(yong)。
制備工藝
(1)熱分解(jie)法(fa)制備A1203粉(fen)末硫酸鋁銨加熱分解(jie)得到(dao)A1203。
得到(dao)的粉末在(zai)還原氣(qi)氛下進行(xing)預燒，使γ-A1203全(quan)部轉變為α-A1203。
(2)沉淀包裹(guo)法(fa)制備(bei)ZrO2(Y2O3)-α-A1203粉末
(3)等靜壓成型
將(jiang)制好的(Y2O3)-α-A1203粉(fen)末裝(zhuang)入模(mo)具之中并采用(yong)模(mo)壓(ya)(ya)(ya)的方法成(cheng)型，模(mo)壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)力(li)為％MPa,保壓(ya)(ya)(ya)時間為5min。將(jiang)模(mo)壓(ya)(ya)(ya)好的坯體進(jin)行真空(kong)封裝(zhuang),然后(hou)進(jin)行等靜壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)型，逐漸加壓(ya)(ya)(ya)到200MPa后(hou)保壓(ya)(ya)(ya)120s，較(jiao)后(hou)緩慢(man)泄壓(ya)(ya)(ya)，將(jiang)樣品取出(chu)。
(4)微波兩步燒結
用微波燒結爐將樣品從室溫(wen)開始以(yi)10℃/min升溫(wen)至較高點溫(wen)度1500℃，之后以(yi)10℃/min降溫(wen)至1300℃，經過5h保溫(wen)，隨后以(yi)5℃/min的速率降溫(wen)至室溫(wen)。
（5)表面處理
（6)封裝
(7)性能測試
注意事項
(1)制備Al203粉(fen)末時
①原(yuan)料應(ying)易于獲得,價格(ge)低(di)廉(lian),可降(jiang)低(di)生產成本。②顆粒越小越好,較好能夠達(da)到納米級(ji)別。③高純度的原(yuan)料對陶瓷性(xing)能更有利(li)。
(2)制(zhi)備ZrO2(Y203)-a-Al2O3粉(fen)末(mo)時(shi)要合理地(di)控制(zhi)Zr02彌(mi)散粒子的相變過程
①控制ZrO2彌(mi)散粒(li)子的尺寸;
②控制ZrO2顆粒的分(fen)布狀(zhuang)態;
③較佳的ZrO2體(ti)積分數和均勻(yun)的ZrO2彌散程度(du);
④陶瓷基體和ZrO2粒(li)子熱膨脹(zhang)系數的匹配;
⑤控制(zhi)Zr02基體彌散粒(li)子的化學性(xing)質。
(3)制備ZrO2(Y203)-a-Al2O3粉末時不同組分間應(ying)盡量做到離子(zi)程度的混合，所以采取沉淀包裹(guo)法較好(hao),ZrO2粒(li)子(zi)均勻分散,使Al2O3顆粒(li)包裹(guo)ZrO2,從而使相(xiang)變(bian)產生(sheng)良好(hao)的增韌(ren)效(xiao)果。相(xiang)變(bian)產生(sheng)良好(hao)的增韌(ren)效(xiao)果。
(4)等靜壓(ya)成(cheng)型是(shi)要將柔性袋中的氣體(ti)排出(chu)。
(5)燒結時的溫度、時間、氣(qi)氛、壓力、升(sheng)降溫速度以及保溫時間等都對韌性氧化鋁陶瓷產生影響(xiang)
①燒(shao)結時(shi)(shi)應在使粉體致密程度較高、氣孔率較小的前提下(xia),盡可能地降低燒(shao)結溫度,縮短(duan)燒(shao)結時(shi)(shi)間,節約成本(ben);
②氧(yang)的氣壓越低越有利(li)于燒(shao)結,在氬氣和空氣中(zhong)燒(shao)結較(jiao)好(hao);
③升溫(wen)速率(lv)過(guo)快易造成變(bian)形和開(kai)裂,按照氣孔收(shou)縮的情況(kuang)來控制(zhi)升溫(wen)速率(lv)，不會使(shi)早期致密化(hua)的速率(lv)過(guo)大(da),也不會過(guo)早地(di)封閉氣孔，使(shi)氣孔不能完全(quan)排除，也可防止粗晶(jing)的出(chu)現;
④合適的保溫(wen)時間可(ke)以進一步改善粉(fen)體的致密(mi)程度(du),根據四大燒(shao)結機(ji)理,保溫(wen)可(ke)使(shi)粉(fen)體傳質更加均勻，有(you)利于(yu)氣孔(kong)排出。
(6)微(wei)波(bo)燒(shao)結內外同時加熱,可(ke)活化分子，燒(shao)結成(cheng)本低,但是燒(shao)的更細更均勻,提高(gao)韌性氧(yang)化鋁的性能。
(7)燒結時可加(jia)入添(tian)加(jia)劑降低燒成溫度,促進(jin)燒結。韌性氧(yang)化鋁(lv)(lv)陶瓷(ci)勢必會(hui)代替(ti)普通氧(yang)化鋁(lv)(lv)陶瓷(ci),其制備工(gong)藝也(ye)會(hui)愈(yu)加(jia)先進(jin)，這代表著(zhu)陶瓷(ci)材料(liao)工(gong)業(ye)的技術進(jin)步，在生產效率(lv)、產品質量等方面(mian)也(ye)都明(ming)顯改善。