การเผาเซรามิกอลูมินา

ในสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุสมัยใหม่ วัสดุสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก: โลหะ โพลีเมอร์อินทรีย์ และเซรามิก ในบรรดาเซรามิกอลูมินาเนื่องจากคุณสมบัติที่ครอบคลุมที่ยอดเยี่ยม ได้กลายเป็นหนึ่งในเซรามิกขั้นสูงที่ผลิตและนำไปใช้อย่างกว้างขวางที่สุด มีความแข็งแรงเชิงกลสูง (ความต้านทานแรงดัดงอสูงถึง 300-400 MPa) ความต้านทานสูง (10¹⁴-10¹⁵ Ω·cm) คุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ความแข็งสูง (ความแข็งแบบร็อกเวลล์ HRA80-90) จุดหลอมเหลวสูง (ประมาณ 2,050°C) ความต้านทานการกัดกร่อนและเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม และยังแสดงคุณสมบัติทางแสงจำเพาะและการนำไอออนิกอีกด้วย ด้วยเหตุผลเหล่านี้ เซรามิกอลูมินาจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงหลายแห่ง รวมถึงการผลิตเครื่องจักร (เช่น ชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอและเครื่องมือตัด), อิเล็กทรอนิกส์และพลังงาน (พื้นผิววงจรรวม, เปลือกฉนวน), อุตสาหกรรมเคมี (ซับในเครื่องปฏิกรณ์ที่ทนต่อการกัดกร่อน), ชีวเวชศาสตร์ (ข้อต่อเทียม, รากฟันเทียม), วิศวกรรมการก่อสร้าง (เกราะกันกระสุน, กระจกพิเศษ) และการบินและอวกาศ (หน้าต่างอุณหภูมิสูง, เรโดม)

อยู่ในขั้นตอนการเตรียมการของเซรามิกอลูมินาแต่ละขั้นตอน ไม่ว่าจะเป็นการประมวลผลวัตถุดิบ การขึ้นรูป การเผาผนึก และการประมวลผลในภายหลัง เป็นสิ่งสำคัญ ปัจจุบัน การเผาผนึกเป็นกระบวนการหลักในการเตรียมเซรามิกอลูมินา กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการบำบัดที่อุณหภูมิสูงเพื่อทำให้เนื้อสีเขียวหนาแน่นขึ้น ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช และพัฒนาความพรุน ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคขั้นสุดท้าย เมื่อการเผาผนึกเสร็จสมบูรณ์ โครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของวัสดุจะถูกกำหนดเป็นหลัก ซึ่งทำให้ยากต่อการปรับเปลี่ยนผ่านกระบวนการที่ตามมา ดังนั้น การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการเผาผนึกและปัจจัยที่มีอิทธิพลหลัก เช่น คุณลักษณะของอนุภาควัตถุดิบและการเลือกตัวช่วยในการเผาผนึก จึงมีคุณค่าทางทฤษฎีและวิศวกรรมที่สำคัญในการปรับคุณสมบัติของเซรามิกอลูมินาให้เหมาะสมและขยายช่วงการใช้งานให้กว้างขึ้น

1. บทนำสู่อลูมินาเซรามิกส์

อลูมินา (Al₂O₃) เป็นหนึ่งในวัตถุดิบที่ใช้กันมากที่สุดในเซรามิกขั้นสูง จากปริมาณ Al₂O₃ สามารถแบ่งออกเป็นประเภทที่มีความบริสุทธิ์สูง (≥99.9%) และประเภทธรรมดา (75%–99%) เซรามิกอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงมีอุณหภูมิการเผาผนึกที่สูงมาก (1650–1990°C) และสามารถส่งแสงอินฟราเรด 1–6 μm ซึ่งมักใช้ในหลอดโซเดียม ถ้วยใส่ตัวอย่างแพลตตินัม-แพลตตินัม พื้นผิววงจรรวม และส่วนประกอบฉนวนความถี่สูง อลูมินาแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามปริมาณ Al₂O₃ ซึ่งรวมถึง 99%, 95%, 90% และ 85% อลูมินา 99% ใช้ในถ้วยใส่ตัวอย่างอุณหภูมิสูง แบริ่งเซรามิก และซีลที่ทนต่อการสึกหรอ อลูมินา 95% เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ทนต่อการกัดกร่อนและทนต่อการสึกหรอ และอลูมินา 85% เนื่องจากการเติมแป้ง ทำให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกลเหมาะสมที่สุด ทำให้เหมาะสำหรับบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสุญญากาศ

อลูมินามีอยู่ในรูปแบบผลึกต่างๆ (ผลึกอัลโลโทรปิก) ชนิดที่พบมากที่สุดคือ α-Al₂O₃, β-Al₂O₃ และ γ-Al₂O₃ α-Al₂O₃ (โครงสร้างคอรันดัม) เป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุด ซึ่งอยู่ในระบบคริสตัลแบบสามเหลี่ยม และเป็นรูปแบบผลึกอลูมินาเสถียรเพียงรูปแบบเดียวที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ (เช่น คอรันดัมและทับทิม) มีชื่อเสียงในด้านความแข็งสูง จุดหลอมเหลวสูง ความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติไดอิเล็กทริก และเป็นรากฐานสำหรับการเตรียมเซรามิกอลูมินาประสิทธิภาพสูง

2. การเผาเซรามิกอลูมินา

การเผาผนึกหมายถึงกระบวนการให้ความร้อนผงหรืออัดอัดที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของส่วนประกอบหลัก จากนั้นทำให้เย็นลงอย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้วัสดุโพลีคริสตัลไลน์ที่มีความหนาแน่น กระบวนการนี้ช่วยให้คออนุภาคเติบโตผ่านการแพร่กระจาย การโยกย้ายขอบเขตของเกรน และการกำจัดรูพรุน ส่งผลให้ได้วัสดุเซรามิกที่มีความหนาแน่นสูงและมีประสิทธิภาพสูงในที่สุด แรงผลักดันมาจากแนวโน้มที่พลังงานพื้นผิวของระบบจะลดลง ผงอัลตราไฟน์มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและพลังงานพื้นผิวสูง และในระหว่างการเผาผนึก พันธะอนุภาคและการลดความพรุนจะนำไปสู่ความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ของระบบ

ขึ้นอยู่กับการมีหรือไม่มีเฟสของเหลว การเผาผนึกสามารถแบ่งออกเป็นการเผาผนึกแบบเฟสของแข็งและการเผาผนึกแบบเฟสของเหลว ออกไซด์ เช่น Al₂O₃ และ ZrO₂ มักจะสามารถถูกทำให้หนาแน่นได้ผ่านการเผาผนึกแบบโซลิดเฟส ในขณะที่เซรามิกโควาเลนต์ เช่น Si₃N₄ และ SiC ต้องการตัวช่วยในการเผาผนึกเพื่อสร้างเฟสของเหลวเพื่อส่งเสริมการเผาผนึก การเผาผนึกในเฟสของเหลวประกอบด้วยสามขั้นตอน: การจัดเรียงอนุภาคใหม่ การตกตะกอนของการละลาย และการสร้างเฟรมเวิร์กเฟสของแข็ง ระยะของเหลวที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมให้มีความหนาแน่นได้ แต่ระยะของเหลวที่มากเกินไปอาจทำให้เมล็ดข้าวเติบโตผิดปกติ

กระบวนการเผาผนึกส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามขั้นตอน: ระยะเริ่มต้น: การจัดเรียงอนุภาคใหม่ จุดสัมผัสสร้างคอ และรูขุมขนเชื่อมต่อกัน ระยะกลาง: ขอบเขตของเกรนก่อตัวและเคลื่อนตัว รูขุมขนค่อยๆ ปิดลง และความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ระยะต่อมา: เมล็ดพืชยังคงเติบโตต่อไป และรูขุมขนที่แยกออกมาจะค่อยๆ หายไปหรือคงอยู่ที่ขอบเขตของเมล็ดพืช

ข้อเสนอ Semicorex ปรับแต่งได้ผลิตภัณฑ์อลูมินาเซรามิก. หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com