氧化鋁粉體的改性及燒結(jié)性能研究.pdf

1、高純氧化鋁粉體是純度在99.99％以上的超微細(xì)粉體，作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品在國內(nèi)外發(fā)展極為迅速。高性能氧化鋁粉體要求做到高純、超細(xì)、較窄的粒徑分布且無硬團(tuán)聚。目前，生產(chǎn)高品質(zhì)氧化鋁透明陶瓷產(chǎn)品的高純氧化鋁粉體原料主要被國外公司所控制。國內(nèi)生產(chǎn)氧化鋁粉體的單位很多但真正能批量生產(chǎn)高純度且有一定市場份額的屈指可數(shù)。近年來，國內(nèi)雖在純度及微量雜質(zhì)元素的控制技術(shù)上實現(xiàn)了突破，但是還存在以下兩個主要問題：一是粉體批次穩(wěn)定性相對較差；二是粉體粒度分布

2、及團(tuán)聚情況還沒得到很好的解決。
　　 針對以上問題，本課題開展了以下研究內(nèi)容：研究市售氧化鋁粉體的處理技術(shù)，主要包括降低微量雜質(zhì)的純化技術(shù)和粒度分布調(diào)控與分散技術(shù)。此外，嘗試了采用改性處理的高純度氧化鋁粉體并結(jié)合不同的成型工藝來制備了陶瓷金鹵燈用透明氧化鋁管部件及透明氧化鋁紅外頭罩材料。取得的主要結(jié)果如下：
　　 1、采用氫氣和氯氣的混合氣體，反應(yīng)生成的HC1高溫下能夠有效降低Al2O3粉體中Fe、Na、K、Mg、Ca幾

3、種雜質(zhì)元素的含量；
　　 2、通過在國產(chǎn)高純度氧化鋁粉體中添加分散劑進(jìn)行濕法研磨，能夠顯著改善粉體的團(tuán)聚，得到具有較好的分散性能和類似球形的形貌，粒徑呈單峰分布且中位粒徑在D50在1μm左右；
　　 3、新鄉(xiāng)氧化鋁粉體添加少量氧化鎂為燒結(jié)助劑，在1500℃低溫?zé)Y(jié)，得到相對密度為98％，平均抗彎強(qiáng)度達(dá)到545MPa，晶粒尺寸為2～3μm的細(xì)晶高強(qiáng)氧化鋁陶瓷；在1450℃/2h燒結(jié)，Al2O3/ZrO2復(fù)合材料的力學(xué)性能較

4、好，抗彎強(qiáng)度為797MPa，其抗彎強(qiáng)度比此純Al2O3粉燒結(jié)的陶瓷提高了46％;
　　 4、采用新鄉(xiāng)粉體為原料，分別摻雜MgO、ZrO2、La2O3作為燒結(jié)助劑，都有助于降低燒結(jié)溫度、提高透明氧化鋁陶瓷的透過率，其中MgO、ZrO2的摻雜對晶粒的發(fā)育沒有明顯作用，而La2O3的摻雜有效地抑制了晶粒的異常長大，使陶瓷具有均一的顯微結(jié)構(gòu)。
　　 5、采用注漿成型工藝，經(jīng)真空燒結(jié)成功制備了高光學(xué)質(zhì)量的陶瓷金鹵燈用一體化透明氧化