就透明陶瓷的化學組分、相結構、制備工藝以及性能要求而言,透明陶瓷是當前先進陶瓷領域中化學與相組成最純凈、致密度最高、工藝要求最嚴格,性能要求最苛刻的陶瓷材料。在氧化鋁透明陶瓷的制備過程中,除采用高純度的原料粉體外,還需加入極少量的燒結助劑來促進燒結致密化和氣孔排除。此外,微量燒結助劑還可抑制晶粒異常生長,因而燒結助劑的選擇及含量對透明陶瓷的質量至關重要。
對相對密度的影響
添加適量氧化鎂的氧化鋁透明陶瓷相對密度會有所提高,但隨著氧化鎂摻雜量的增大,其相對密度會有所下降。此外,隨著保溫時間的延長,陶瓷樣品的相對密度也會隨之提高,這是由于陶瓷晶粒得到了生長和完善,陶瓷樣品中的氣孔進一步排出,使得樣品的相對密度有所增加。因此,延長保溫時間可以得到致密度更好、透光率更優的透明氧化鋁陶瓷。
對顯微結構的影響
隨著氧化鎂添加量的增加,陶瓷晶粒會更加細小。這是由于在陶瓷中形成的氧化鎂·氧化鋁尖晶石相可以阻礙晶界移動,抑制晶粒生長。但如果氧化鎂添加量過大,氣孔會逐漸增多。可能是由于氧化鎂摻雜量過大會在晶界處形成不連續的液相,從而使微小氣孔聚合成較大氣孔并殘留其中。這種氣孔排除較慢,當添加量過大時,體積密度會因此呈現下降的趨勢。
對光學性能的影響
當氧化鎂的摻雜量較低時,透明陶瓷的光透過率較高,這是由于適量的氧化鎂可以抑制晶界快速移動,使氣孔排出比較完全,陶瓷更加致密,透過率較高。但隨著摻雜量的增加,氧化鎂的含量超過在氧化鋁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。
氧化鋁透明陶瓷耐高溫、耐腐蝕、強度高、韌性高,且透光性能良好。由于制備成本低,其被廣泛應用于照明領域高壓鈉燈、陶瓷金鹵燈的陶瓷放電管,電子工業領域的集成電路基片、高頻絕緣材料,以及紅外檢測窗口等領域。
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