透明氧化铝陶瓷成型与烧结工艺的基础研究--《清华大学》2013年博士论文
透明氧化铝陶瓷成型与烧结工艺的基础研究
【摘要】：透明氧化铝陶瓷材料是第一个实现透明的陶瓷材料。它具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度、化学稳定性和生物相容性等结构陶瓷所固有的属性，同时具备透光这一功能属性，已在能源、机械、军工、电子、半导体、医学等高技术领域得到愈来愈多的应用。本文从助烧剂的引入方式、注射成型粉体表面改性、颗粒优化堆垛、烧结动力学四个角度对透明氧化铝陶瓷成型与烧结工艺的基础问题展开了研究。
本论文首先采用化学沉淀方法以硝酸盐的形式引入助烧剂离子（Mg2+和Y3+）制备透明氧化铝陶瓷，实现了助烧剂离子在氧化铝粉体表面的包覆，阐述了助烧剂离子的化学沉淀机理，对烧结体中助烧剂在基体中的微观结构及分布状态进行了表征。结果表明，相比传统的湿法球磨该法可实现助烧剂离子以较精细的尺寸更加均匀地分布在氧化铝基体中，化学沉淀法制备的透明氧化铝陶瓷在紫外-可见光区域直线透过率最高可达21.3%。采用高温气氛烧结在生产成本及透光率之间寻求了较好的平衡。
采用硬脂酸球磨预改性方法注射成型制备透明氧化铝陶瓷，与传统工作中在混料的过程中引入硬脂酸不同，本研究在混料之前通过球磨的方式引入硬脂酸，可将极限固含量由58vol%提升到64vol%。硬脂酸在粉体表面形成了稳定的包覆层，论证了硬脂酸改性机理系酯化反应，修正了前人关于硬脂酸改性路易斯酸碱反应机理的解释。通过坯体气孔结构分析证明了62vol%为最优固含量，在该固含量下制备的透明氧化铝陶瓷在紫外-可见光区域的透光率最高达到15.3%。该技术已经应用到生物陶瓷和陶瓷工艺品的制备中，在一定程度上解决透光率低下与鼓泡开裂等缺陷问题。
采用喷雾冷冻造粒制备了结构均匀，无团聚，无粘结剂偏析的造粒颗粒，该法能够促使陶瓷颗粒获得非常均匀的堆垛状态。建立了高纯超细氧化铝粉体常压烧结和放电等离子烧结的动力学窗口。通过对比两种烧结方式的动力学窗口，提出了粉体处理过程中的颗粒堆垛优化及烧结过程中的颗粒重排过程是制备透明氧化铝陶瓷的关键因素这一理念。采用放电等离子烧结制备了透明氧化铝陶瓷，在紫外-可见光区域直线透光率最高达到20.3%。
【学位授予单位】：清华大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2013【分类号】：TQ174.65
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企业认证：
企业性质：1715
主营产品：氧化铝矿料
公司地址：安徽省合肥市蜀山区长江西路乐客来国际商业中心A1幢11层
规格：工业级
品牌：翔正
产地：合肥
包装：袋装
价格：400元/千克
概述：本公司自行研发生产的透明粉
，颜色白色半透明显纳米特性蓝相，含量
。可添加到各种水性树脂、油性树脂内、朔料、橡胶中，添加量为
，可以明显提高材质的硬度，硬度可达
甚至更高。该氧化
在溶剂溶化后透明。不产生沉降，不影响树脂的性质和粘度。该纳米氧化铝外观体积特别蓬松，如同鹅毛般轻浮，明显的纳米特征。
、&是中性的的氧化铝粉体，&氧化铝粉体粒子微细到
，有相当大的比表面积，极大的提高物质的耐刮擦力和硬度。
、&水溶性好，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。
、&加入到材质中，氧化铝粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成铝氧结合，极大的提高硬度。
、&溶解水体系中，溶剂体系，各种树脂，油墨等体系，
的含量透明，光线的穿透率达到
以上。&&具有非常好的应用效果。&
合肥翔正化学科技有限公司位于安徽省合肥市蜀山区长江西路与红皖路交叉口，公司集研发生产销售为一体，形成了如下系列产品：纳米 氧化铝 液体；陶瓷烧结专用纳米氧化铝； 环氧树脂 增硬耐磨增韧氧化铝；纳米氢氧化铝；抛光液；耐高温涂料；耐高温粘合剂；耐高温涂层材料；耐高温隔热涂料；透明玻璃隔热涂料；纳米隔热粉； ATO 液体浆料；耐高温陶瓷粉；纳米陶瓷粉；纳米二氧化钛；纳米二氧化硅；纳米二氧化锆；纳米氧化锌；纳米氧化铁黑；气相白炭黑；纳米氧化硅液体；亲水涂料；纳米涂料；光触媒；抗菌剂；纺织抗菌剂；除味剂；汽车烤漆除味剂；耐高温灌封胶。 公司始终贯彻 & 质量第一、客户至上 & 的经营宗旨，将客户的需要和满意作为企业的最终目标，不断探索现代化的、科学的管理方式，建学习型、创新型企业。竭诚欢迎高科技人才、专业人才加盟我们的队伍，共同学习，共同成长。创新是企业发展的火车头，质量是企业生存的根本，人才是企业发展的动力，我们热烈欢迎社会各届朋友们及广大客户来电、来函、光临指导、同时提出宝贵意见，我们将以更坚实的步伐，更稳健的姿态，更具竞争力的措施，不断创新，不断开拓新市场，为社会和国家的建设服务 。
成立时间：
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私营独资企业
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产品详情：型号：XZ-LY101概述：合肥翔正化学科技有限公司自行研发生产的纳米陶瓷粉透明液体XZ-LY101体颜色无色透明色固含量的20%-25%。该...
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品牌:合肥翔正
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产品详情：型号：XZ-LY101概述：合肥翔正化学科技有限公司自行研发生产的纳米氧化铝透明液体XZ-LY101体颜色无色透明色固含量的20%-25%。该...
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氧化铝系列
性能特点：颜色白色半透明显纳米特性蓝相，含量99.9%。可添加到各种水性树脂、油性树脂内、朔料、橡胶中，添加量为1%-3%，可以明显提高材质的硬度，硬度可达3-8H甚至更高
应用：透明陶瓷；单晶、红宝石、蓝宝石、白宝石、钇铝石榴石；涂料、橡胶、塑料耐磨增强材料、高级耐水材料；气相沉积材料、荧光材料、特种玻璃、复合材料和树脂材料
性能特点：颜色白色 ，含量的99%。可添加到各种水性树脂、油性树脂内、朔料、橡胶中，添加量为3%-5%，可以明显提高材质的硬度，硬度可达6-8H甚至更高
应用：各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性
性能特点：白色蓬松粉末状态，晶型是γ-Al2O3。粒径是20nm；比表面积≥160m2/g。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝
应用：各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性
性能特点：显白色蓬松粉末状态，晶型是γ-Al2O3。粒径是20nm；比表面积≥160m2/g。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝
应用：各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性
性能特点：无色透明色固含量的20%-25%。不沉淀不分层；有水性液体，透明，相容性很好；PH=7.0
但是具体ph值具体可根据客户要求调整。调整ph值对液体无影响；硬度高、尺寸稳定性好
应用：各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧
性能特点：颜色无色透明，固含量的20%-25%。添加到各种丙烯酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，硅丙乳液等树脂的水性液体中，添加量为5%到10%，可以明显提高树脂的硬度，硬度可达6-8H甚至更高
应用：各种玻璃涂层材料，宝石，精密仪器材料
性能特点：白色疏松粉末、常温下性能稳定、具有抗漏电耐电弧、抗老化、增强耐磨性的特征
应用：广泛用于塑料、橡胶、电器绝缘材料、运输带、地毯等方面
性能特点：白色蓬松粉末状态，晶型是α型。粒径是20nm；比表面积≥50m2/g。粒度分布均匀、纯度高、高分散、α-Al2O3，其比表面低
应用：航空、航天、航海、石油、化工、汽车、电子设备，冶金、电力、纺织、泵类、医疗器械、科研和国防军事等领域透明氧化铝陶瓷的概述与说明
摘要：透明氧化铝陶瓷早在上世纪五十年代末就出现了，它的主要成分是α-Al2O3。[1]
通常，陶瓷制品的内部存在气孔与杂质，其晶界、晶体结构对光产生反射损失和吸收损失，故它是不透明的。要使陶瓷具有透明性，必须设法使陶瓷对光的散射和吸收越少越好，此时，陶瓷才能变成透明体。
为α-A12O3。3.98g/cm3以上。直线90%～95%以上。大于9.8。介电损耗角正切值小于2.5×10-4(1GC)，大于350～380MPa。6.0～6.4kV/mm。(6.5～8.5)×10-6/℃。高温下具有良好耐碱金属蒸气腐蚀性。
原料为99.99%以上的，添加少量纯、三氧化二镧、或等，采用连续，或，严格控制大小，可获得高致密。
用于制造的(可超过2万h)。也可用作、轴承材料、耐磨表面材料和红外光学元件材料等。
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