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氧化鎂會帶給陶瓷哪些變化?

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氧化鎂會帶給陶瓷哪些變化?

【摘要】:
佛山優合化工科技?佛山市優合化工科技有限公司?????氧化鎂對氧化鋁陶瓷的影響①氧化鎂對氧化鋁陶瓷燒結溫度及致密化的影響???首先氧化鎂作為常見的燒結助劑,是能夠有效地降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度的。以高純a-Al2O3粉體為原料,氧化鎂為燒結助劑,采用放電等離子燒結技術(SPS)制備氧化鋁陶瓷,研究了氧化鎂添加量和燒結溫度對氧化鋁陶瓷致密化過程及顯微結構的影響,并分析了燒結過程中氣孔的擴散與演變。結

 

 
 

    氧化鎂對氧化鋁陶瓷的影響

①氧化鎂對氧化鋁陶瓷燒結溫度及致密化的影響

      首先氧化鎂作為常見的燒結助劑,是能夠有效地降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度的。以高純a-Al2O3粉體為原料,氧化鎂為燒結助劑,采用放電等離子燒結技術(SPS)制備氧化鋁陶瓷,研究了氧化鎂添加量和燒結溫度對氧化鋁陶瓷致密化過程及顯微結構的影響,并分析了燒結過程中氣孔的擴散與演變。結果表明:添加適量氧化鎂可以降低氧化鋁陶瓷的燒結溫度,抑制晶粒長大,提高致密度,0.25%(質量分數)是氧化鎂的最佳添加量。

②氧化鎂對氧化鋁陶瓷力學性能和晶粒生長方面的影響

       采用氧化鋁粉為原料、氧化鎂為添加劑、兩步燒結工藝制備氧化鋁陶瓷,并分析添加劑的變化對氧化鋁陶瓷致密度、力學性能和微觀組織的影響規律。

      研究發現隨著氧化鎂添加量的提高,氧化鋁陶瓷燒結樣品的相對密度、抗彎強度與硬度呈先上升后略微下降的趨勢。當氧化鎂含量低于固溶極限時,Mg加快了晶界擴散,對晶粒有一定的細化作用,致密度與力學性能較好;當氧化鎂含量超過固溶極限時,雖然對晶粒細化作用增強,但在晶界形成的鎂鋁尖晶石會使氣孔排出受阻。

      在晶粒生長方面,隨著氧化鎂添加量的提高,樣品的晶粒大小和均勻性呈先上升后略微下降的趨勢。當氧化鎂含量在0.25%時,平均粒徑最小,晶粒分布也較集中,性能最佳;當氧化鎂含量在0.5%時,晶粒更細小,晶粒分布更均勻,最大的晶粒尺寸也只有2.2μm,但是致密度最差。

③氧化鎂對氧化鋁透明陶瓷光學性能的影響

       氧化鎂對氧化鋁透明陶瓷的力學性能及致密性的影響規律類似于普通氧化鋁陶瓷,合適的氧化鎂添加量均對其力學性能、致密性、抑制晶粒生長有著積極作用。

      而在透明氧化鋁陶瓷的光學性能方面,當氧化鎂的摻雜量較低時,透明陶瓷的光透過率比較高,這是由于適量的氧化鎂可以抑制晶界的快速移動,使得氣孔排出比較完全,陶瓷更加致密,透過率較高。

     但隨著摻雜量的增加,氧化鎂含量超過在Al2O3中的固溶度后,會局部形成第二相,形成光的散射中心,造成透明陶瓷透過率的下降。

氧化鎂摻雜對氧化鋅線性陶瓷的影響

      工業制造中的氧化鋅線性陶瓷電阻具有電阻率變化范圍大,通流密度大,非線性系數低,電阻溫度系數小的優點,廣泛應用于電力-電子、交通、通信及家用電器等方面。但傳統的氧化鋅復合陶瓷仍存在許多問題,如結構均勻性差、工業生產重復率低、穩定性差、理論研究不充分等。

      研究了氧化鎂摻雜對氧化鋅線性陶瓷電阻非線性系數、電阻率以及阻溫系數的影響,結果表明:氧化鎂的添加有助于改善氧化鋅陶瓷電阻的阻溫系數,適量的氧化鎂可促進燒結,提高陶瓷的致密度,但過量添加反而會使陶瓷致密度下降。

      利用固相燒結法制備出基礎配方為ZnO?Al2O3?氧化鎂?Fe2O3?TiO2?SiO2的氧化鋅線性陶瓷電阻。研究了氧化鎂摻雜量對氧化鋅線性陶瓷電阻微觀結構、阻抗、阻溫特性和阻頻特性的影響。實驗也得出了在氧化鋅線性陶瓷電阻中,適量的摻雜氧化鎂可以有效提高樣品的電阻率和阻溫系數的結論。

氧化鎂對鐵電陶瓷的影響

     ①氧化鎂對鈦酸鍶鋇陶瓷的結構和性能的影響

     鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷材料以它的高可調性和低介電損耗在作為相控陣中的移相器和微波頻率下的可調器件有非常好的應用前景。

     由于目前的各種鐵電材料均存在某些方面的不足,通過各種手段提高其綜合性能,成為鈦酸鍶鋇材料實現大規模應用必須解決的關鍵問題。

     除了用稀土元素離子進行A位摻雜取代,氧化鎂、MgTiO3、Mg2SiO4等化合物加入到BST陶瓷和薄膜中也可以降低其介電常數和介電損耗。

     ②氧化鎂對BaTiO3基陶瓷性能的影響

      采用均勻沉淀法將氧化鎂均勻地包覆在BaTiO3基陶瓷粉體表面,制備包覆氧化鎂的BaTiO3基陶瓷復合粒子,研究了不同包覆量對BaTiO3基陶瓷的微觀結構、微觀形貌、介電性能、絕緣性能和擊穿電壓的影響。

      實驗表明:包覆劑氧化鎂能有效抑制晶粒長大,從而獲得晶粒均勻的陶瓷,此細晶效應是由于晶界區氧化鎂的抑制作用;氧化鎂有助于形成“殼一芯”結構晶粒,降低并展寬BaTiO3基陶瓷的ε峰,增加電阻率和擊穿電壓強度

氧化鎂對YAG透明陶瓷燒結性能的影響

     YAG透明陶瓷具有熔點高(1950℃)、強度大、熱導率高、物理化學性能穩定等特點,無論作為功能材料,還是作為結構材料都顯示出極佳的應用前景,氧化鎂是其制備過程中常用的一種燒結助劑。

      采用真空固相反應燒結技術制備了YAG透明陶瓷,深入研究了氧化鎂作為燒結助劑,其添加量對YAG透明陶瓷顯微結構、光學透過率等性能的影響。結果發現采用微量氧化鎂作為燒結助劑,以及真空固相反應燒結的工藝,可以制備出高質量YAG透明陶瓷。

      氧化鎂作為燒結助劑,有利于控制晶界的擴散、晶粒的生長以及氣孔的排除。但隨著氧化鎂含量的提高,過多量的添加會在陶瓷中形成第二相,或造成陶瓷燒結收縮過快形成氣孔而無法排除出晶粒,從而大大降低YAG陶瓷的透過率。

氧化鎂對Sialon陶瓷的力學性能影響
      Sialon是以Si3N4為基的固溶體,在合成Sialon時,由于Si3N4的擴散系數很低,一般在到達Sialon陶瓷燒結溫度時(大于1800℃)伴有分解反應發生,因此低溫燒結是制備Sialon陶瓷的發展方向。

      通過研究發現氧化鎂提高了β-sialon陶瓷的致密度且降低了燒結溫度,隨著燒結溫度的升高,β-sialon陶瓷抗彎強度、斷裂韌性呈先增加后降低的變化規律,當燒結溫度為1600℃時制備的β-sialon陶瓷材料結合緊密,抗彎強度以及斷裂韌性達到最大。

 
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