AluminiumoxidkeramikSie weisen Vorteile wie hohe Isolationsfähigkeit, hohe Wärmedämmung, Korrosionsbeständigkeit und hohe Härte auf. Sie finden breite Anwendung in der Herstellung von Tiegeln, Zündkerzen, Hochtemperatur-Feuerfestmaterialien, Thermoelementgehäusen, Isoliersubstraten, Dichtungsringen, Werkzeugformen usw.
Darüber hinaus hat sich in den letzten Jahren das Fertigungsniveau verbessert,AluminiumoxidkeramikAuch im optischen Bereich haben sie an Bedeutung gewonnen. Bei vollständiger Verdichtung von Aluminiumoxidkeramiken verbessert sich deren Lichtdurchlässigkeit deutlich, und sie werden transluzent. Dadurch können sie Saphir-Einkristalle bei der Herstellung von Bauteilen wie Entladungsröhren für Hochdruck-Natriumdampflampen, Infrarot-Optikkomponenten, Substraten für Mikrowellen-ICs usw. ersetzen. Darüber hinaus verbessert die höhere Dichte auch die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumoxidkeramiken.
Die Verdichtung ist ein Prozess der Gasentnahme.
Poren sind in keramischen Werkstoffen weit verbreitet, und der Verdichtungsprozess von Keramik ist ein Vorgang, bei dem die Anzahl der Poren kontinuierlich abnimmt. Je nach Sinterverfahren können Poren in keramischen Werkstoffen auf zwei Arten vorhanden sein: Entweder befinden sie sich innerhalb der Keramikkörner oder sie liegen an den Korngrenzen.
Daher geht man allgemein davon aus, dass es im Wesentlichen zwei Ansätze zur Verbesserung der Dichte gibt.AluminiumoxidkeramikErstens können durch Erhöhung der Sintertemperatur oder durch Bereitstellung einer reduzierenden Atmosphäre die Atome in der Keramik bei hohen Temperaturen leichter diffundieren, was den Sinterprozess begünstigt. Gleichzeitig kann die Gasphase in der Keramik leichter aus den Körnern diffundieren, was zur Bildung dichter Keramik während des Sinterprozesses führt. Zweitens können Additive eingesetzt werden, um die Verdichtung der Keramik zu verbessern.
Darüber hinaus sind bei der eigentlichen Produktion die Auswahl der Rohstoffe und der Produktionsprozess ebenfalls entscheidende Faktoren, die die Verdichtung von Aluminiumoxidkeramik beeinflussen.
Rohstoffe: Hochreines und ultrafeines Aluminiumoxid auswählen.
1. Hochreines Aluminiumoxidpulver auswählen.
Bei der Herstellung von Keramikpulver ist die Einbringung von Verunreinigungen unvermeidlich. Organische Verunreinigungen verbrennen zwar beim Sinterprozess, führen aber während der Verdichtung zur Bildung unregelmäßiger Poren. Anorganische Verunreinigungen können bei hohen Temperaturen mit dem Keramikpulver reagieren oder in der Matrix verbleiben und Mikrorisse verursachen. Diese durch Verunreinigungen bedingten Mikrostrukturdefekte beeinträchtigen die Verdichtung erheblich.AluminiumoxidkeramikDaher ist die Verwendung von hochreinem Al₂O₃-Pulver eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung von Aluminiumoxidkeramiken mit hervorragenden Eigenschaften.
2. Die Partikelgröße des Aluminiumoxidpulvers verringern.
Je feiner die Partikel, desto kürzer die Sinterzeit. Dies liegt daran, dass der Kontakt zwischen den Partikeln mit zunehmender Feinheit steigt. Dadurch verkürzt sich der Diffusionsweg während des Sinterns, und gleichzeitig erhöht sich die Oberflächenenergie als treibende Kraft des Sinterprozesses. Die Entwicklung von Technologien zur Herstellung ultrafeiner Pulver hat neue Wege eröffnet, die Sintertemperatur keramischer Werkstoffe zu senken, die Mikrostruktur von Produkten zu verbessern und die mechanischen Eigenschaften (wie Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit) zu steigern.
Aufgrund der relativ hohen Oberflächenenergie extrem feiner Pulverpartikel wachsen die Körner während des Hochtemperatur-Sinterprozesses jedoch schnell oder unregelmäßig. Gleichzeitig weisen die Oberflächen dieser Partikel eine relativ hohe Aktivität auf, wodurch Verunreinigungen adsorbiert werden können. Dies führt zu unreinem Pulver und erschwert den Formgebungsprozess. Daher werden für die Herstellung hochdichter Keramiken in der Regel Pulvermaterialien mit einer Partikelgröße zwischen 0,1 μm und 1 μm verwendet.
Die Gleichmäßigkeit der gemischten Materialien
Um die Sintertemperatur zu reduzierenAluminiumoxidkeramikVor dem Sintern müssen dem Pulvermaterial geeignete Additive beigemischt werden. Daher ist der Mischgrad des Materials ein wichtiger Faktor, der den keramischen Sinterkörper beeinflusst. Ziel des Mischens ist eine homogene Pulverzusammensetzung. Ist die Verteilung ungleichmäßig, weicht die lokale Zusammensetzung vom Gesamtverhältnis ab. In manchen Bereichen ist weniger Additiv vorhanden, und Aluminiumoxid lässt sich bei niedrigen Temperaturen schlechter sintern. In Bereichen mit höherem Additivgehalt ist der Schmelzpunkt niedriger, und es kann sich eine flüssige Phase bilden, die ein schnelles Kornwachstum verursacht. Dies führt letztendlich zu einem ungleichmäßigen Mikrogefüge und einer geringen Dichte des Produkts.
Angemessenes Formgebungsverfahren
Das Formen ist ein wichtiger Prozess, der den Sinterprozess und die Eigenschaften des Sinterkörpers direkt beeinflusst. Entsprechende Experimente haben gezeigt, dass bei gleicher Sintertemperatur die relative Dichte des Sinterkörpers umso höher ist, je höher die relative Dichte des Grünlings ist. Um eine höhere Dichte zu erzielen, wird daher üblicherweise ein relativ hoher Formpressdruck angewendet. Aktuell werden für die Herstellung von Hochleistungs-Sinterkörpern verschiedene Formpressverfahren eingesetzt.Aluminiumoxidkeramikwerden in zwei Arten unterteilt: die Trockenmethode und die Nassmethode.
