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不同的应用领域对α-氧化铝粉体有什么要求?
2019年03月14日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:310
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氧化铝拥有大约十几种的同质异晶体,在氧化物中也称得上是特殊。不过它们之中,常在实际工业生产里露面的晶型只有α-Al2O3γ-Al2O3等。

作为最为稳定的相,α-Al2O3可看成由无数个八面体[AlO6]通过共面结合而成的大“分子”,键力各向分布比较均匀,不易从某一方向裂开,故而α-Al2O3具有许多性能上的优势如:化学性质稳定、耐腐蚀、硬度高、绝缘性能好、熔点高、韧性大等。

α-Al2O33D晶体结构图

凭借优秀的性能,α-氧化铝是所有氧化铝形态中在工业应用上最多的一种形态。不过就像大家日常都需要摄入主食,但不同地区的人偏好不同一样——不同的α-Al2O3下游应用,对其(显微结构)做出的要求也会不一样。具体的“不同”到底在哪里,下面便以α-Al2O3的几个主要应用为例来简单概括一下。

1.研磨用电熔刚玉材料

工业上常将纯α型氧化铝粉末在高温电炉中烧结制成人造刚玉,也称电熔刚玉。这种材料具有硬度高、棱角分明等特征,显微结构最好是近球形,这样的磨具在高速研磨过程中,磨粒具有较强的切削力,而且磨粒不易破裂,从而提高其使用寿命。

2.抛光用α-氧化铝粉体材料

这种材料主要要求硬度适中,显微结构最好是片状,而且要与抛光用有机物的结合性能好,这样抛光出来的产品光洁度高,平整度高,而且不同抛光用途对材料的要求也有所不同。粗抛及中抛用产品要求有较强的切削力,硬度高,因此要求其显微结构结晶粗大;精细抛光用α-氧化铝粉体要求抛光后的产品表面粗糙度低、光泽度高,因此α-Al2O3一次晶体越小越好。

片状氧化铝的微观形貌

3.陶瓷用α-氧化铝粉体材料

陶瓷的最大特点是结构致密,物理化学性质稳定。陶瓷用α-Al2O3粉体要求粒径均匀、坯体致密度高、流动性好,形貌上则以球型颗粒为佳。微晶氧化铝陶瓷是结构均匀、致密、晶粒尺寸为纳米或亚微米级的新型陶瓷材料,具有机械强度高、耐磨耐腐蚀、抗氧化性、膨胀系数可调和热稳定性好等优点,其最主要的特点是一次晶体小。因此制备微晶氧化铝陶瓷最主要技术条件就是制备原晶细小、烧结活性高α-Al2O3粉体,这种α-Al2O3粉体在相对较低烧结温度下,就可以成为致密的陶瓷体。

氧化铝微晶陶瓷

4.耐火材料用α-氧化铝粉体材料

耐火材料是α-Al2O3粉体最大的应用领域,根据用途不一,要求各异。譬如说,若想加速耐火材料的致密化速度,纳米氧化铝是最好的选择;若制备定型耐火材料时,就需要晶粒粗大,收缩率小,抗变形能力强的α-Al2O3粉体,以片状或板状微晶为好;但若是不定形耐火材料,则要求α-Al2O3流动性好,烧结活性高,粒度分布要求为最大的堆积密度,以细晶形微晶为好。

5.填充用α-氧化铝粉体

α-Al2O3也常作为填料运动在绝缘导热材料中。为了确保其与有机物结合良好,减少对体系粘度的影响,首先对α-Al2O3基本的要求就是流动性要够好,以球型为佳,因为球形度越高,其表面能就越小,球的表面流动性越好;其次,结晶发育完整,化学纯度高,真比重高的α-Al2O3粉体的导热性能更好,用于绝缘导热材料时效果更佳。

 

球形氧化铝产品电镜图

(图片来源:江苏联瑞新材料股份有限公司

资料来源:

α-Al2O3形成过程显微结构演变及其调控,陈玮。

氧化铝微纳米结构材料的制备及性能研究,张立。

纳米α氧化铝粉体制备及烧结性能,陈超伦。

粉体圈 小榆整理


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