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1、重庆科技学院本科生研究报告 氧化铝陶瓷的制备及试验方法Al2O3特种陶瓷的研制摘 要氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al 2O3）为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系 Al2O3含量在 999%以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达16501990，透射波长为 16m，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚；利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基
2、板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按 Al2O3含量不同分为 99 瓷、95 瓷、90 瓷、85 瓷等品种，有时Al2O3含量在 80%或 75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中 99 氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；95 氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件；85 瓷中由于常掺入部分滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。关键词：氧化铝陶瓷 硬度 应用 性能 ABSTRACT Alumina ceramic is a kind of ceramic material with Al2O3 as th
3、e main body, which is used in thick film integrated circuit. Alumina ceramics have good conductivity, mechanical strength and high temperature resistance. Need to pay attention to the use of ultrasonic washing. Alumina ceramics is a widely used ceramic, because of its superior performance, in the mo
4、dern society has become more and more widely used to meet the needs of daily use and special properties.Alumina ceramic is divided into two types of high purity and ordinary type.High purity alumina ceramics Al2O3 content in more than 99.9% of the ceramic materials, due to the sintering temperature
5、as high as 1650 - 1990 DEG C, the transmission wavelength is 1 6 m, usually made of molten glass to replace platinum crucible; and utilization of the transmittance of can be alkali metal corrosion as sodium lamp; in electric industry sub available for integrated circuit 重庆科技学院本科生研究报告 氧化铝陶瓷的制备及试验方法su
6、bstrates with high frequency insulating materials.Ordinary alumina ceramic system according to the Al2O3 content is divided into 99 different porcelain, 95 China, 90 China, 85 porcelain and other varieties, and sometimes Al2O3 content in 80% or 75% are also zoned for ordinary alumina ceramic series.
7、 Which 99% alumina ceramics material for making high temperature crucible, refractory furnace tube and special wear-resistant materials, such as ceramic bearings, ceramic sealing parts and valve piece and so on; 95 alumina ceramics is mainly used for the corrosion resistance, wear parts; 85 alumina
8、ceramics since it is often mixed with some talcum and improve the electrical properties and mechanical strength, and molybdenum, niobium, tantalum metal sealing connection, and some used as electric vacuum device.Keywords: Alumina Ceramic Hardness Function Application 前 言氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电
9、路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。氧化铝具有很高的硬度和密度,英氏硬度为 9,比金刚石稍低,体积密度一般大于 3.5 g/cm,有些可达 4.0g/cm.氧化铝陶瓷按 Al2O3 含量不同分为 99 瓷、95 瓷、90 瓷、85 瓷等品种,其中 99 氧化铝陶瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件等；95 氧化铝陶瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件。广泛用于燃煤电厂、钢铁、冶炼、机械、煤炭、矿山、化工、水泥、港口码
10、头等企业的输煤、输料系统、制粉系统、排灰、除尘系统等一切磨损大的机械设备上,均可根据不同的需求提供不同类型的产品。改革开放以来,我国建筑陶瓷工业获得了飞速的发展,随着我国加入 WTO,建筑陶瓷工业又面临着一次空前的发展机遇,同时也面临着前所未有的挑战。 我国建筑陶瓷企业主要分布在东南沿海一带,如广东的佛山、福建的晋江、浙江的温州、河北的唐山、山东的淄博和潍坊等地。企业过分集中于少数地区,这种现状虽然具有有利的一面,但我们也决不能忽略其不利的一面。第一,这种过于集中的特点会造成严重的局部重复建设和资源浪费,不利于我国建筑陶瓷工业的全面、可持续发展;第二,容易造成企业间的恶性竞争,不利于我国建筑陶
11、瓷工业的健康发展;第三,容易造成产品的局部供大于求,而过剩部分的产品要外销特别是销往较远的(如东北、西北等)地区,销售成本无疑会增加;第四,容易造成主要原材料的缺乏,这些原料长期大量外购,也会增加生产成本。氧化铝陶瓷作为先进陶瓷中应用最广的一种材料，伴随着整个行业的发展呈现以下发重庆科技学院本科生研究报告 氧化铝陶瓷的制备及试验方法展趋势：（1）技术装备水平将快速提高： 计算机技术和数字化控制技术的发展促进了先进陶瓷材料工业的技术进步和快速发展，诸如自动控制连续烧结窑炉、大功率大容量研磨设备、高性能制粉造粒设备等净压成型设备等先进的成套设备有利地推动了行业整体水平的提高，同时在生产效率、产品质
12、量等方面也都明显改善;（2）产品质量水平不断提高：国内微晶氧化铝陶瓷制品从无到有，产业规模从小到大，产品质量从低到较高，经历了一个快速发展的历程;（3）产业规模将迅速扩大：微晶氧化铝陶瓷制品作为其它行业或领域的基础材料，受着其它行业发展水平的影响和限制。从氧化铝陶瓷的应用情况看，应用范围越来越宽，用量越来越大，特别是在防磨工程和建筑陶瓷生产方面的用量增加将更为显著。1 氧化铝陶瓷的制备及实验方法1. 1 Al2O3特种陶瓷材料的制备 1.1.1 实验方案本次实验采用硼酸铝晶须来增韧氧化铝基复合陶瓷，以 Al2O3 粉体与 TiB2 的体积比4:1 为基体，掺杂 9Al2O32B2O3 的体积含
13、量分别为 10%、 20%、30%，在 1550的温度和1.64MPa 的压力下采用热压烧结和热等静压烧结来制备氧化铝基复合陶瓷。将所得样品处理后进行密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等性能检测，分析 9Al2O32B2O3 的掺杂含量和烧结工艺对增韧氧化铝基复合陶瓷的性能影响。烧成制度确定如下30-300 70min300-1000 70min1000-1550 69min1550-1550 60min1550-500 291min压力制度确定如下30-1350 常压 0.35MPa 190min1350-1550加压 0.361.64MPa 35min1550-1550保压 1.64MPa 4
14、5min1550-1215降压 1.64MPa0.35MPa 40min1215-500常压 0.35MPa 240min1.1.2 实验设备及原料的处理重庆科技学院本科生研究报告 氧化铝陶瓷的制备及试验方法（1）实验设备BT224S 型精密天平(最大称量：220g；最小称量：0.0001g；赛多利斯科学仪器有限公司)YP10001 型电子天平（最大称量：5Kg；最小称量：0.1g；上海越平科学仪器有限公司）标准检验筛（300 目；浙江上虞市万叶仪器设备厂）GM-5 型滚轮磨（绵阳金冠科技有限公司）DHG-9202-3SA 型电热恒温鼓风干燥箱（上海浦东荣丰科学仪器有限公司，上海圣欣科学仪器有
15、限公司）电子数显卡尺（量程 0150mm；最小刻度：0.01mm；杭州工具量具有限公司）JX-2000 图像显微仪JL-1177 型激光粒度分布测试仪（成都精新粉体测试设备有限公司）GW17 型高温影像仪（电功率：3Kw；最高工作温度：1700；湘潭仪器仪表厂）M7130C 卧轴矩台平面磨床（四川磨床厂）792-1004 型全自动粉末制品液压机（公称力：1000KN；南通国龙锻压设备有限公司）ZRYS 真空热压烧结炉（沈阳威泰科技发展有限公司）Ls2df 冷水机组（沈阳安捷制冷空调设备有限公司）UNIPOL-1502 型精密研磨抛光机（沈阳科晶设备制造有限公司）DSJ-5 电子静水力学天平（上海良平仪器仪表有限公司）重庆科技学院本科生研究报告 氧化铝陶瓷的制备及试验方法SYJ-200 精密切割机（沈阳科晶设备制造有限公司）HVS-1000 型数显显微硬度仪（莱州华银试验仪器有限公司）GWQ-20000N 型数显式工程陶瓷抗弯强度测定仪（绵阳金碧科技有限公司）晶闸管调压器（沈阳威泰科技发展有限公司）此外还有研磨钵、烧杯、玻璃棒、搪瓷盘、电子静水天平、30mm 石膏模具等
