氧化铝陶瓷复合材料论文

氧化铝陶瓷复合材料

摘要:氧化铝陶瓷复合材料的发展、性能、应用、以及成型技术

关键词:氧化铝陶瓷复合材料的发展 性能 应用 成型技术

引言:氧化铝陶瓷的性能简介,发展,应用,以及成型技术

1. 氧化铝陶瓷的发展

氧化铝陶瓷复合材料是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷复合材料[1]。据研究报道,Al203有12种同质多晶变体 ,但应用较多的主要有3种,即α—A1203、β—AI203和γ—A1203。这3种晶体的结构不同,它们的性质具有很大的差异(1)α—A12O3是三方晶系,单位晶胞是一个尖的菱面体,其结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳,在一定条件下可以由其它的两种晶体转换而来。(2)β—A1203是一种A12O3。含量很高的多铝酸盐矿物,它的化学组成中含有一定量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物。并且还可以呈现离子型导电。(3)Y—Al203是尖晶石型立方结构,它的氧原子呈立方紧密堆积。铝原子填充在间隙中,这就决定了它在高温下不稳定、力学和电学性能差的缺陷,在科学应用中很少单独制成材料使用。但它有较高的比表面积和较强的化学活性,经过技术改进可以作为吸附材料使用。

2. 氧化铝陶瓷复合材料的性能

2.1机械方面

陶瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa, 热压产品可达500MPa。A12O3陶瓷具有优良的抗磨损性能,所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等,其中以陶瓷刀具中应用最广[2]。

2.1.1陶瓷刀具

陶瓷刀具在金属切削过程中,刀具起着主导作用。由于刀具材料的性能不同,其切削性能相差很大。A1203陶瓷刀具由于具有硬度高、高温力学性能强、耐磨性能好、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点,大量应用于硬切割、高速干切割、超高速切割等一些难加工材料的切割。陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬质合金刀具高,可大幅提高对不同材料的切削效率。随着科学工作者的大量研究,在制备陶瓷刀具中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制, 以及添加其它成分构成两相或以固溶体形式存在于基体之中的Al 2O。基复合陶瓷和晶须增强陶瓷。这些技术弥补了纯Al2O。陶瓷的不足,从而提高了它的切削性能和耐用度[5]。

2.1.2 纯A12O3陶瓷刀具

纯A12O3陶瓷刀具是指仅含有少量氧化物的高纯A12O3陶瓷,其中A12O3的纯度大于99%。在纯A12O3陶瓷中,可以添加ZrO2作为烧结助剂来提高它的断裂韧性。目前普通烧结所制备的A12O3。陶瓷晶粒尺寸都在微米级,而细晶A12O3。陶瓷能够获得较高的强度和断裂韧性以及较好的高温性能,是制备纯A12O3陶瓷刀具的理想材料。解决这一问题的有效途径是:制备出粒径尺寸在lOOnm以下单分散的o~hl。0。粉,利用纳米Q—A120。的高活性,再运用先进

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