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氧化铝陶瓷是以高纯超细氧化铝陶瓷体为重要原料组成的重要陶瓷资料。氧化铝陶瓷因存在机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐化等精良机能而受到人们的普遍关注。

1.氧化铝陶瓷的制备

氧化铝陶瓷的制备对原始粉体的请求较高，个别是以纯度＞99.99％晶相为α相的氧化铝陶瓷为重要原料。高纯超细氧化铝陶瓷体的特点决定了制备氧化铝陶瓷的机能。在氧化铝陶瓷体的制备进程中，请求粉体的纯度高，颗粒尺寸小且散布均匀，粉体活性高，并且团聚水平低。这样可在较低的温度下制得氧化铝陶瓷。因此，为制备氧化铝陶瓷，首先要制备出氧化铝陶瓷体。

氧化铝陶瓷体的制备

目前，高纯超细氧化铝陶瓷体重要有改进拜耳法、氢氧化铝热分解法、积淀法、活性高纯铝水解法等制备方法。

a．改进拜耳法

拜耳法是产业上常用的制备氧化铝陶瓷体的方法。利用该方法制备氧化铝的进程中，因为原料铝酸钠中含有大量的S

　　I、F

　　E、

　　K、Ti等杂质，使得制备的氧化铝陶瓷体纯度有所降落。在传统制备工艺的基本上，对铝酸钠及结晶后的氧化铝进行脱杂处理，制备了纯度较高的氧化铝陶瓷体，这种方法即为改进拜耳法。

该方法所用的原料重要为铝酸钠，来源普遍，全部进程中不会产生沾染。然而因为其制备工艺庞杂，导致氧化铝生产效力低，从而限度了其在更多范畴中的利用。

b．氢氧化铝热分解法

氢氧化铝热分解法就是将高纯氢氧化铝加热到一定温度后煅烧分解制备氧化铝陶瓷体的方法。然而，氢氧化铝完全转化为α-Al2O3通常须要在1200℃左右的高温，如此高的煅烧温度会促使氧化铝晶粒敏捷成长，形成硬团聚粉体，影响产品的机能。因此，降落的α-Al2O3相转变温度一度成为研究的热点。

c．积淀法

积淀法是指通过向原料中引入适量的积淀剂，使原料液中各种情势的Al3 离子氢氧化铝积淀的情势析出，氢氧化铝积淀物经过滤、脱杂、烘干、高温煅烧等进程制备高纯超细氧化铝陶瓷体的进程。

d．活性高纯铝水解法

活性高纯铝水解法是利用活性较高的金属铝与水反应生成氢氧化铝，产物经过干燥、高温煅烧后制得高纯氧化铝的一种方法。该方法操作简单、生产本钱低，但制备的氧化铝纯度可能会有所降落。反应方程如下所示：

氧化铝陶瓷的制备方法

在获得氧化铝陶瓷体后，将其制备成成型良好的素坯，依据产品请求与本钱，抉择适合的烧结方法来制备氧化铝陶瓷。目前，常用的烧结方法包含：常压烧结、热压烧结、两步烧结、放电等离子体烧结、微波烧结等。

a．常压烧结(PS)

采取常压烧结方法，氧化铝陶瓷通常须要在高于1600℃下才干烧结致密，较高烧结温度能会导致氧化铝晶粒异样长大，烧结体致密化水平降落，从而影响氧化铝陶瓷的机能。减小粉体颗粒的均匀尺寸，增加恰当的增加剂，采取特别的成型方法等通常可降落氧化铝陶瓷的烧结温度。

b．热压烧结(HPS)

热压烧结即在烧结进程中施加一定的压力，压力的存在使原子扩散速率增大，烧结驱能源增加，从而加快烧结进程。然而，在高压前提下，烧结体中会呈现垂直于压力方向定向成长的晶粒，为避免这种景象，可能选用热等静压烧结(HIP)的方法。

图1 热压烧结炉什物及示用意

c．两步烧结(TSS)

两步烧结法即将坯体加热到一个特定温度T1以消除坯体中的亚临界气孔，而后降至一个较低温度T2使坯体达到致密。在两步烧结法中的低温烧结阶段，因为晶界迁徙比晶界扩散所须要的活化能高，所以这一阶段重要以晶界扩散为主。因此，在两步烧结法中的第二个阶段，坯体一直致密化，但晶粒不会成长过快。

d．放电等离子体烧结(SPS)

放电等离子烧结(SPS)是将原料粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电将特定烧结电源跟压抑压力施加于原料粉末，经放电活化、热塑变形跟冷却实现烧结进程。因为SPS可能疾速烧结跟可在较低温度下实现精巧陶瓷结构的致密化，可有效克制晶粒的异样长大，适于制备致密化水平高、晶粒尺寸渺小的氧化铝陶瓷。

图2 放电等离子体烧结炉及示用意

e．微波烧结(MWS)

微波烧结是利用资料内部的精巧结构与微波中的特别波段耦合产生热量对资料进行加热，使资料整体达到烧结温度进而实现陶瓷致密化的新型烧结技巧，存在升温速率快，并克制晶粒疾速成长的特点。微波烧结与传统烧结存在类似的烧结机理，但微波烧结可在短时光内制得晶粒尺寸良好的烧结体。微波烧结法也存在一定缺点，即过快的升温速率可能会导致某位置的晶粒异样长大，使烧结体中的气孔增多。

图3 微波烧结炉及示用意

2.氧化铝陶瓷的利用

氧化铝陶瓷存在机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐化等精良机能，利用十分普遍。

a．机械方面

氧化铝陶瓷存在精良的机械机能。采取常压烧结方法可制备抗折强度约为250MPa的氧化铝陶瓷，而采取热压烧结方法制备的氧化铝陶瓷，其抗折强度可达500MPa，硬度可达9GPa。利用氧化铝陶瓷的这些特点，可将其用作磨轮、陶瓷钉等，其中利用为普遍的是氧化铝陶瓷刀具跟氧化铝陶瓷球。因为高纯氧化率陶瓷的断裂韧性跟抗热震性比较差，通常须要向氧化铝中引入第二相，如ZrO2等，以进步氧化铝陶瓷资料的韧性跟抗热震性。

图4 氧化铝基陶瓷刀具跟陶瓷球

b．电子、电力方面

氧化铝陶瓷的高频介电损耗小，绝缘机能精良，可用于制备绝缘性器件、陶瓷基片及透明氧化铝陶瓷等。其中，利用比较普遍的为透明氧化铝陶瓷，在很多特种光学仪器、照明设备及空间卫星设备等方面得到普遍利用。

图5 氧化铝陶瓷基片及氧化铝透明陶瓷

c．医学方面

氧化铝陶瓷因存在良好的生物相容性、机械机能及化学牢固性，可普遍用于制备人造骨骼、人造牙齿及人造关节等，将其植入人体，不会引起人体的排斥反应。

图6 氧化铝基人造关节跟牙齿