纳米氧化铝对氧化铝陶瓷性能的影响

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纳米氧化铝对氧化铝陶瓷性能的影响

作者:肖长江 朱玲艳 张恒涛 栗正新

来源:《佛山陶瓷》2013年第08期

摘 要:本文以1μm氧化铝粉为基体材料,分别加入0%、0.5%、1%、5%、10%和20%的30nm的纳米氧化铝粉;采用常规方法烧结得到一系列的氧化铝陶瓷;然后对氧化铝陶瓷的硬度、抗弯强度和弹性模量等方面的性能进行了测试。结果表明:随着30nm氧化铝的加入,氧化铝陶瓷的硬度、抗弯强度和弹性模量都有不同程度的增加。

关键词:氧化铝陶瓷;硬度;抗弯强度;弹性模量

1 前言

氧化铝陶瓷,又称刚玉瓷,是一种以a-Al2O3为主晶相的结构陶瓷材料,由于其本身具有高熔点、高硬度、耐热、耐腐蚀、电绝缘性好等特性,因此,可以在较苛刻的条件下使用。氧化铝陶瓷的价格低廉,是目前生产量最大,应用面最广的陶瓷材料之一,主要应用于刀具、耐磨部件及生物陶瓷领域。此外,它还广泛应用于宇航、能源、航空航天、化学化工电子等方面

[1]。近年来,由于对材料性能的要求高,人们提出各种提高氧化铝陶瓷性能的方法,其中主要有:热压烧结[2-4]、放电等离子烧结[5]、微波烧结[6]和加入添加剂[7]等。结果表明:采取一些新的措施后,使得氧化铝陶瓷在抗弯强度和硬度等方面的性能大大地提高。

本文以1μm 氧化铝粉为基体材料,分别加入0%、0.5%、1%、5%、10%和20%的30nm的纳米氧化铝粉;采用常规方法烧结得到一系列的氧化铝陶瓷;然后对氧化铝陶瓷的硬度、抗弯强度和弹性模量等方面的性能进行了测试。

2 实验内容

2.1 实验原料

本实验用的1μmAl2O3粉是由郑州融华公司生产,产品的基本参数为:外观为白色粉末、晶粒的平均粒径为1~1.5μm、晶体结构为α相,纯度≥99.8%,其他杂质为Na2O、SiO2和Fe2O3。30nm的Al2O3是由杭州万景新材料有限公司生产,产品的基本参数为:外观为白色粉末、晶体结构为α相,纯度≥99.9%、晶粒的平均粒径为30±5nm。

2.2 试验过程

本实验采用常规烧结方法来烧结氧化铝陶瓷。其具体过程如下:首先,30nm的Al2O3粉成形前需用超声波分散;然后,按照配方的要求准确称取所需的量加入到1μm 的Al2O3粉中;其次,再将质量分数为5%的PVA(聚乙烯醇)作为粘结剂加入到Al2O3粉中;最后,研磨均匀,在250 MPa的压力下压成尺寸约为3mm×4mm×36mm的坯体。样品在常规烧结中,


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