زینترینگ سرامیک آلومینا

در علم و مهندسی مواد مدرن، مواد را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: فلزات، پلیمرهای آلی و سرامیک. در این میان سرامیک های آلومینا به دلیل خواص جامع عالی خود به یکی از پرمصرف ترین و کاربردی ترین سرامیک های پیشرفته تبدیل شده اند. آنها دارای استحکام مکانیکی بالا (مقاومت خمشی تا 300-400 مگاپاسکال)، مقاومت بالا (10¹4-1015 Ω·cm)، خواص عایق عالی، سختی بالا (سختی راکول HRA80-90)، نقطه ذوب بالا (تقریباً 2050 درجه ذوب، مقاومت در برابر نور و مقاومت شیمیایی عالی) هستند. هدایت یونی به این دلایل، سرامیک آلومینا به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌های با تکنولوژی بالا، از جمله ساخت ماشین‌آلات (مانند قطعات مقاوم در برابر سایش و ابزارهای برش)، الکترونیک و قدرت (زیرهای مدار مجتمع، پوسته‌های عایق)، صنایع شیمیایی (پوشش‌های راکتور مقاوم در برابر خوردگی)، زیست‌پزشکی (موتورهای مصنوعی مقاوم در برابر گلوله، اتصالات شیشه‌ای ضد گلوله)، هوافضا (پنجره های با دمای بالا، رادوم ها).

در مراحل آماده سازیسرامیک آلومیناهر مرحله - فرآوری مواد خام، شکل‌دهی، تف جوشی و پردازش بعدی - بسیار مهم است. در حال حاضر، تف جوشی فرآیند اصلی برای تهیه سرامیک آلومینا است. این فرآیند شامل عملیات حرارتی بالا برای متراکم کردن بدن سبز، ترویج رشد دانه، و تکامل تخلخل، تشکیل ریزساختار نهایی است. هنگامی که تف جوشی کامل شد، ریزساختار و خواص مواد اساساً تعیین می شود و اصلاح آن را از طریق فرآیندهای بعدی بسیار دشوار می کند. بنابراین، تحقیقات عمیق در مورد مکانیسم تف جوشی و عوامل کلیدی تأثیرگذار - مانند ویژگی‌های ذرات مواد خام و انتخاب مواد کمکی تف جوشی - برای بهینه‌سازی خواص سرامیک‌های آلومینا و گسترش دامنه کاربرد آن‌ها از ارزش نظری و مهندسی قابل توجهی برخوردار است.

1. مقدمه ای برسرامیک آلومینا

آلومینا (Al2O3) یکی از رایج ترین مواد خام مورد استفاده در سرامیک های پیشرفته است. بر اساس محتوای Al2O3، می توان آن را به انواع با خلوص بالا (99.9 ≥٪) و معمولی (75٪ - 99٪) تقسیم کرد. سرامیک های آلومینا با خلوص بالا دمای پخت بسیار بالایی دارند (1650-1990 درجه سانتیگراد) و می توانند نور مادون قرمز 1-6 میکرومتر را منتقل کنند که معمولاً در لامپ های سدیم، بوته های پلاتین-پلاتین، بسترهای مدار مجتمع و اجزای عایق فرکانس بالا استفاده می شود. آلومینا بر اساس محتوای Al2O3 به چندین نوع طبقه بندی می شود که شامل 99٪، 95٪، 90٪ و 85٪ است. 99٪ آلومینا در بوته های با دمای بالا، یاتاقان های سرامیکی و مهر و موم های مقاوم در برابر سایش استفاده می شود. 95٪ آلومینا برای محیط های مقاوم در برابر خوردگی و مقاوم در برابر سایش مناسب است. و 85% آلومینا به دلیل افزودن تالک دارای خواص الکتریکی و استحکام مکانیکی بهینه شده است که آن را برای بسته بندی دستگاه های الکترونیکی خلاء مناسب می کند.

آلومینا به اشکال مختلف کریستالی (بلورهای آلوتروپیک) وجود دارد که رایج ترین آنها α-Al2O3، β-Al2O3 و γ-Al2O3 است. α-Al2O3 (ساختار کوراندوم) پایدارترین شکل است که به سیستم کریستالی مثلثی تعلق دارد و تنها شکل بلوری آلومینا پایدار طبیعی است (مانند کوراندوم و یاقوت). این به دلیل سختی بالا، نقطه ذوب بالا، پایداری شیمیایی عالی و خواص دی الکتریک معروف است و پایه ای برای تهیه سرامیک های آلومینا با کارایی بالا است.

2. تف جوشی سرامیک آلومینا

تف جوشی به فرآیند گرم کردن پودر یا فشرده های فشرده در دمایی کمتر از نقطه ذوب اجزای اصلی آنها و سپس سرد کردن مناسب آنها برای به دست آوردن مواد پلی کریستالی متراکم اطلاق می شود. این فرآیند امکان رشد گردن ذرات را از طریق انتشار، مهاجرت مرز دانه‌ها و از بین بردن منافذ فراهم می‌کند که در نهایت منجر به تولید مواد سرامیکی با چگالی بالا و کارایی بالا می‌شود. نیروی محرکه از تمایل انرژی سطحی سیستم به کاهش ناشی می شود - پودرهای فوق ریز دارای سطح ویژه بالا و انرژی سطح بالایی هستند و در حین پخت، پیوند ذرات و کاهش تخلخل منجر به پایداری ترمودینامیکی سیستم می شود.

بر اساس وجود یا عدم وجود فاز مایع، تف جوشی را می توان به تف جوشی فاز جامد و زینترینگ فاز مایع تقسیم کرد. اکسیدهایی مانند Al2O3 و ZrO2 اغلب می توانند از طریق تف جوشی فاز جامد متراکم شوند. در حالی که سرامیک های کووالانسی مانند Si3N4 و SiC برای تشکیل یک فاز مایع برای ترویج پخت نیاز به مواد کمکی تف جوشی دارند. تف جوشی فاز مایع شامل سه مرحله است: بازآرایی ذرات، انحلال-رسوب و تشکیل چارچوب فاز جامد. یک فاز مایع مناسب می تواند تراکم را افزایش دهد، اما فاز مایع بیش از حد ممکن است منجر به رشد غیر طبیعی دانه شود.

فرآیند تف جوشی عمدتاً شامل سه مرحله است: مرحله اولیه: بازآرایی ذرات، نقاط تماس گردن ها را تشکیل می دهند و منافذ به هم متصل می شوند. مرحله میانی: مرزهای دانه شکل می گیرد و حرکت می کند، منافذ به تدریج بسته می شوند و تراکم به طور قابل توجهی افزایش می یابد. مرحله بعدی: دانه ها به رشد خود ادامه می دهند و منافذ جدا شده به تدریج ناپدید می شوند یا در مرزهای دانه باقی می مانند.

Semicorex سفارشی ارائه می دهدمحصولات سرامیکی آلومینا. اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com