Alumina keramikasining past haroratli sinterlash texnologiyasi

Hozirgi vaqtda har xil alyuminiy oksidli keramikalarni past haroratli sinterlash texnologiyasini uch jihatdan umumlashtirish mumkin: xom ashyoni qayta ishlash, formulalarni loyihalash va sinterlash jarayoni. Quyidagilar sarhisob qilingan.

1. Alumina kukunining zarracha hajmini kamaytirish va kukun faolligini oshirish orqali chinni korpusining sinterlanish harorati pasaytirilishi mumkin.

Kukun sirt erkin energiyasiga ega bo'lib, kukunning sirt energiyasi sinterlanishning ichki harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi, shuning uchun Al2O3 kukunining zarralari qanchalik mayda bo'lsa, faollashish darajasi shunchalik yuqori bo'ladi, kukun osonroq sinterlanadi va pastroq bo'ladi alyuminiy keramikasining past haroratli sinterlash texnologiyasida yuqori faol alyuminiy kukunini xom ashyo sifatida ishlatishning muhim vositalaridan biri hisoblanadi, shuning uchun kukunni tayyorlash texnologiyasi past haroratli keramika sinterlash texnologiyasining asosiy bo'g'iniga aylanadi.

Hozirgi vaqtda ultra nozik faollashtirilgan va oson sinterlangan alumina oksidini tayyorlash usullari ikki toifaga bo'linadi, biri mexanik usul, ikkinchisi kimyoviy usul.

Mexanik usul

Al2O3 zarrachasi mexanik tashqi kuch bilan tozalanadi. Odatda ishlatiladigan maydalash texnologiyasi sharsimon silliqlash, tebranish silliqlash, qum silliqlash, havo oqimi silliqlash va boshqalarni o'z ichiga oladi. changning kattaligi taxminan 1 m gacha yoki biroz mayda. Bundan tashqari, u zarracha hajmining keng tarqalish diapazoniga ega va aralashmalar olib kelishi oson.

Kimyoviy usul

So'nggi yillarda ultrafinetik va yuqori toza Al2O3 kukunini ho'l kimyoviy usul bilan ishlab chiqarish jadal rivojlanib bormoqda, ular orasida sol-gel usuli ancha etuk bo'lib, zolning yuqori barqarorligi tufayli turli xil metall ionlari teng va barqaror bo'lishi mumkin. kolloidda taqsimlanib, yana degidratatsiya natijasida bir hil gel (amorf tanani) hosil qiladi, so'ngra tegishli davolashdan so'ng o'ta ingichka kukun aralash oksidi yoki bir xil qattiq eritmaning juda yuqori faolligini olish mumkin.

2. Chinni buyumlar formulasi dizayni va doping yordamida chinni korpusining sinterlanish haroratini kamaytiring

Alumina keramikalarini sinterlash harorati asosan kimyoviy tarkibidagi alyuminiy oksidi tarkibiga qarab belgilanadi. Alyuminiy oksidi qancha yuqori bo'lsa, chinni materiallarining sinterlanish harorati shuncha yuqori bo'ladi. Bundan tashqari, bu chinni materiallarning tarkibi tizimi, tarkibi nisbati va qo'shilgan turlari bilan bog'liq, shuning uchun keramika korpusining mahsulotning maqsadi va texnik talablariga javob berishini ta'minlash asosida biz oqilona tanlashimiz mumkin formulalar dizayni orqali keramika materiallari tizimini ishlab chiqing va iloji boricha alyuminiy oksidli keramikalarning sinterlanish haroratini pasaytirish uchun olovga yordam beradigan tegishli qo'shimchalarni qo'shing.

Hozirgi vaqtda formulalar dizayniga qo'shilgan qo'shimchalarni alyuminiy oksidli keramika bilan sinterlashni targ'ib qilishning turli xil mexanizmlariga ko'ra, ya'ni yangi faza yoki qattiq eritma hosil qiluvchi qo'shimchalar va suyuq fazani hosil qiluvchi qo'shimchalarga ko'ra ikki toifaga bo'lish mumkin.

Birinchi toifa: alyuminiy oksidi bilan yangi faza yoki qattiq eritma hosil qiluvchi qo'shimchalar

Bunday qo'shimchalar TiO2, Cr2O3, fe2O3, MnO2 va boshqalar kabi alyuminiy oksidining panjarali konstantalariga yaqin bo'lgan oksidlardir, bu turdagi qo'shimchalar alyuminiy oksidli chinnining sinterlanishiga yordam beradi:

A. Aluminiy oksidi bilan cheklangan qattiq eritma hosil qila oladigan qo'shimchalar doimiy qattiq eritma hosil qiladiganlarga qaraganda katta sovutish ta'siriga ega;

B. O'zgaruvchan valentli ion qo'shimchalari doimiy valentli qo'shimchalarga qaraganda ko'proq ta'sir ko'rsatadi;

C. Elektr energiyasi yuqori bo'lgan katyonik qo'shimchalar ko'proq sovutish ta'siriga ega.

Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu turdagi qo'shimchalar suyuq faza bo'lmagan holda sinterlanadi (qayta kristallanish sinterlash), kristall ichidagi teshiklarni to'ldirish qiyin, havo o'tkazmasligi yomon va elektr xossalari ko'proq pasayadi, buni olish kerak formulani loyihalashda hisobga olinadi.

Ikkinchi tur: otish jarayonida suyuq fazani hosil qiluvchi qo'shimchalar

Ushbu turdagi qo'shimchalarning kimyoviy tarkibiy qismlari asosan SiO2, CaO, MgO, SrO, BaO va boshqalarni o'z ichiga oladi, ular otish jarayonida ikkilamchi, uchlamchi yoki bir nechta evtektik moddalarni hosil qilishi mumkin, alyuminiy oksidli keramikalarning sinterlanish harorati juda pasayadi. Suyuq fazaning past hosil bo'lish haroratiga qadar.Suyuq fazaning katta qismi (taxminan 12%) paydo bo'lganda, qattiq zarralar suyuqlik fazasida ma'lum eruvchanlikka ega bo'ladi va qattiq zarralar suyuqlik fazasi bilan namlanishi mumkin. sinterlash ham muhimroq.Ta'sir mexanizmi qattiq faza yuzasida suyuqlik fazasining namlanish kuchi va sirt tarangligida yotadi, ular qattiq zarrachalarni teshiklarni yaqinlashtiradi va to'ldiradi.

Bundan tashqari, sinterlash jarayonida mayda va nuqsonli kristallarning sirt faolligi yuqori bo'lganligi sababli, suyuq fazadagi eruvchanligi katta kristallarga qaraganda ancha katta bo'ladi, shu bilan sinterlash jarayonida kichik va o'rta kristallar doimiy o'sib boradi, gözenekler kamayadi va qayta kristallanish sodir bo'ladi.Kristalizatsiya natijasida donning haddan tashqari ko'payishini oldini olish va keramika mexanik xususiyatlariga ta'sir qilish uchun, formulalar dizaynida donning o'sishiga ta'sir qilmaydigan yoki hatto to'sqinlik qiladigan ba'zi qo'shimchalarni tanlash kerak. MgO, CuO va NiO sifatida.

3. Chinni korpusning pishirish temperaturasini pasaytirish uchun maxsus sinterlash jarayonini qabul qiling

Issiq presslash bilan sinterlash jarayonida, yashil tanani bir vaqtning o'zida qizdirganda va bosim o'tkazganda, sinterlash nafaqat diffuziya va massa almashinuvi bilan yakunlanadi. Ayni paytda plastik oqim muhim rol o'ynaydi. Yashil tanani sinterlash harorati atmosferadagi sinterlanishdan ancha past bo'ladi, shuning uchun issiq presslash bilan sinterlash Al2O3 seramika sinterlanish haroratini pasaytirishning muhim texnologiyalaridan biridir.

Hozirgi vaqtda issiq presslash sinterlashning ikki turi mavjud: bosimli sinterlash va yuqori haroratli izostatik presslash sinterlash (HIP) .HIP usuli tanani izotropik bosimga duchor qilishi mumkin va keramika mikroyapısı bosimli sinterlash usuliga qaraganda bir xil bo'ladi.

Agar alyuminiy oksidi chinni uchun odatdagi siqishni normal bosim ostida 1800 ℃ dan yuqori haroratda yoqilishi kerak bo'lsa, 20MPa da, past haroratda 1000 ℃ atrofida issiq bosim bilan sinterlash zichlashtirildi. Issiq presslash sinterlash texnologiyasi nafaqat sezilarli darajada kamayishi mumkin alyuminiy oksidli keramikalarni sinterlash harorati, shuningdek, don o'sishini inhibe qiladi va yuqori quvvatli mikrokristalli zich alumina keramikalarini oladi, ayniqsa shaffof alumina keramika va korund keramikalarini sinterlash uchun mos keladi. Anionlarning kamayishi va qaytarilish atmosferasi anion bo'shligini ko'payishiga yordam beradi, bu esa sinterlash jarayonini rag'batlantirishi mumkin, shuning uchun vakuum bilan sinterlash va vodorod atmosferasini sinterlash alyuminiy oksidi keramikalarini past haroratda sinterlashni amalga oshirishda samarali yordamchi vositadir.

Haqiqiy ishlab chiqarish jarayonida eng yaxshi iqtisodiy samarani olish uchun yuqorida aytib o'tilgan kam otish texnikasi ko'pincha o'zaro hamkorlikda qo'llaniladi, ular orasida otish uchun qo'shimchalar kiritish usuli arzon narxlardagi xususiyatlarga ega, yaxshi ta'sir va boshqa usullar bilan taqqoslaganda oddiy va amaliy jarayon.U alyuminiy chinni, alumina chinni va korund chinni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Bundan tashqari, materiallar nuqtai nazaridan, doping modifikatsiyasi texnologiyasi orqali alumina keramikasining mexanik va elektr xossalari ancha yaxshilanishi mumkin va tarkibida kam alyuminiy oksidi bo'lgan seramika korpusi yuqori alyuminiy oksidi bilan keramik korpusni almashtirishi mumkin, bu ham samarali hisoblanadi alyuminiy oksidli keramika mahsulotlarining sinterlanish haroratini pasaytirish uchun korxonalar tomonidan keng qo'llaniladigan texnik vositalar.