氧化铝陶瓷由于强度高、耐高温、绝缘性好、耐腐化,并且具备优越的机电功用,宽泛运用于电子、呆板、化工产业等范畴。行使其呆板强度较高,绝缘电阻较大的功用,可用来制做真空器件、电路基板等；行使其耐高温性,能够用来制做坩埚、钠光灯管等；行使其平稳的化学功用,可做为生物陶瓷、催化载体等。但是，陶瓷烧结过程能耗较大，临盆成本高,为驱策陶瓷产品的资产化,实行陶瓷的低温疾速烧结是关键。针对这个题目，本文系统商议了影响氧化铝陶瓷低温烧结功用的一些要素，为氧化铝陶瓷的更宽泛运用供应理论根据。

1烧结粉体的粒度烧结是基于在表面张力影响下的物资迁徙而实行的。高温氧化物较难烧结,此中一紧急起因在于它们有较大的晶格能和较平稳的组织状况,质点迁徙需求较高的活化能,即活性较低。采纳晶粒小、比表面积大、表面活性高的单散开超细Al2O3粉料,由于颗粒间散布间隔短,仅需较低的烧结温度和烧结活化能。J.HPeng[3]等以粒径为4-8nm和50-nm的Al2O3为质料,用Ar-O2搀和气体做为等离子气体停止微波等离子体烧结。晶粒尺寸为4-8nm的Al2O3生坯烧结15min能绝对精致，而晶粒尺寸为50-nm的Al2O3生坯在宛如的前提下烧结,相对密度只可到达理论密度的89%。AkiraNakajima[4]等以颗粒尺寸为0.2μm和1.8μm的高纯Al2O3为质料,以MgO和SiO2为增加剂停止常压烧结,烧结温度为℃。测验发觉,颗粒尺寸为0.2μm的Al2O3坯体在min后险些绝对精致(相对密度大于98%),而颗粒尺寸为1.8μm坯体却远没精致(相对密度小于85%)。这同时也解说了Al2O3颗粒越细,就越简单烧结,烧结温度也就越低。与块状比拟，粉体具备很大的比表面积，这是外界对粉体做功的终于。

超细、活性高的Al2O3粉体系备是得到细晶而高强氧化铝陶瓷的紧要前提。粉体颗粒越细，弊病越多，活性也越大，可推进烧结，制成的陶瓷强度也越高。小颗粒还能够散开由刚玉和玻璃相线膨胀系数不同在晶界处造成的应力召集，淘汰开裂的危险性；细的晶粒还能妨碍微裂纹的进展，不易造成穿晶断裂，有益于提升断裂韧性；别的还可提升材料的耐磨性。因而，低沉Al2O3粉体粒度，对制备高功用的Al2O3成品具备紧急意义。

方今，制备超细活化易烧结Al2O3粉体的法子分为两大类，一类是呆板法，另一类是化学法。呆板法是用呆板外力影响使Al2O3粉料颗粒细化，罕用的毁坏工艺有球磨毁坏、振磨毁坏、砂磨毁坏、气流毁坏等，此中砂磨是制备超细陶瓷粉体的灵验路径之一。过程呆板毁坏法子来提升粉料的比表面积，纵然是灵验的，但有肯定限度，每每只能够使粉料的平衡粒径小至1μm左右或更细一点，并且有粒径散布限定较宽，简单带入杂质的毛病。协商解说：经砂磨得到的粉体烧结密度高于经平凡球磨得到的粉体的烧结密度，用砂磨细化粉料的法子，在肯定水平上低沉了陶瓷的精致化温度，在℃烧结的LNT陶瓷具备较卓越的微波介电功用。频年来，协商报导：球磨过程在增加一些惰性气体下，能够实行不同的组织动弹过程，如在密闭状况前提下，球磨90h后造成纳米晶fcc-Ti4(O0.2N0.8)3；

在连通空气的状况下，球磨90h的产品中，hcp-Ti(O,N)x、fcc-Ti(O，N)y和金红石型TiO2三相并存。行星球磨工夫对粉体颗粒和液相烧结过程影响显著,球磨工夫太短，粉体粒径较大、比表面能低而不利于固相烧结阶段的烧结精致化；球磨工夫太长，粉料颗粒过小，液相浸湿不充足而低沉了烧结效率，造成烧结不平匀，部份瓷体未能精致化且易造成二次相，因而在测验中要正当取舍球磨工夫。频年来，采纳湿化学法制备超细高纯粉体技能得到较快进展，此中较为老练的是溶胶-凝胶法，能够制备保守法子没法制备的材料。溶胶高度平稳，可将多种金属离子平匀、平稳地散布于胶体中，过程进一步脱水造成平匀的凝胶（无定形骸），再过程合适的解决就可得到活性极高的超微粉搀和氧化物或均一的固溶体。湿化学法制备的粉体粒径可到达纳米级，粒径散布限定窄，化学纯度高，晶体弊病多，因而化学法粉体的表面能与活性比呆板法粉体要高良多，采纳这类超细粉体做质料不只可显然低沉氧化铝瓷的烧结温度（可低沉），并且能够得到微晶高强的高铝材料。表2这天本住友化学有限公司临盆的易烧结粉拾掇化目标。运用溶胶-凝胶法胜利制备了高活性、低软化点、低介电消耗的钙硼硅酸盐玻璃粉体；采纳共积淀法胜利地制备了粒径为10-15nm的氧化锆粉体,采纳这类粉体能到达微米粉体的素坯成型密度,并且能在比微米粉体烧结温度低-℃的温度下烧结精致。SiC，Si3N4等非氧化物粉体每每采纳化学气相法(CVS)制备,这类法子具备较大的合用性。HuangZ.H等

采纳(CH3)2SiCl2-H2体系,用CVS法胜利的制备了平衡粒径为30-50nm的SiC粉体。

2烧结法子的取舍正当取舍烧结法子，是使氧化铝陶瓷具备幻想的组织及预订功用的关键。方今对照老练的烧结法子有：常压烧结法、热等静压烧结法、液相烧结法、氛围烧结；别的尚有一些非常的烧结法子（电场烧结、超高压烧结、活化烧结和活化热压烧结等）。

在保守陶瓷临盆中屡屡采纳常压烧结法子，这类烧结法子比非常烧结法子临盆成本低，是最广泛的烧结法子。但其烧结温度较高，对窑炉请求也较高，动力铺张大。采纳热压烧结工艺，在对坯体加热的同时停止加压，烧结不只是过程散布传质来告竣，此时塑性固定起了紧急影响，坯体的烧结温度将比常压烧结低良多，因而热压烧结是低沉陶瓷烧结温度的紧急技能之一。方今热压烧结法中有压力烧结法和高温等静压烧结法（HIP）两种。HIP法能够使坯体遭到各向同性的压力，陶瓷的显微组织比压力烧结法越发平匀。就氧化铝瓷而言，常压下平凡烧结务必烧至℃以上，热压烧结则只要要烧至1℃左右，而HIP(Mpa)烧结，在0℃左右的较低温度下就已精致化了。

在不引入任何增加剂的情形下,对粒径小于0.6μm的SiC颗粒停止热等静压烧结,在℃就制得功用优越的精致SiC陶瓷。热压烧结技能不只显著低沉了氧化铝瓷的烧结温度，并且能较好地统制晶粒长大，能够得到精致的微晶高强的氧化铝陶瓷，独特合适于微晶刚玉瓷的烧结。

以纳米Al2O3为质料,用Ar2O2搀和气体做为等离子气体停止微波等离子体结，15min后坯体的相对密度到达理论密度的99%。而用保守烧结在宛如的温度下烧结15min,坯体的相对密度只到达理论密度的63%；Bennett[14]等用微波等离子和保守炉子烧结小件Al2O3试样,经对照发觉,在宛如的工夫和精致度下,微波等离子烧结温度比保守烧结低℃,并且精致速度快、晶粒尺寸小、呆板强度更高。别的，由于氧化铝的烧结过程与阴离子的散布速度联系，而复原氛围有益于阴离子空位的增进，可推进烧结的停止。因而，真空烧结、氢氛围烧结等是实行氧化铝瓷低温烧结的灵验帮忙方式。在临盆践行中，为得到最好归纳经济效力，上述低烧技能每每互相协助运用。固然上述烧结法子都在不同水平上低沉了烧结温度，然则真空烧结、氛围烧结、电场烧结、超高压烧结、活化烧结和活化热压烧结等成本过高，在测验室很难实行，同时不含改性增加剂的氧化铝基陶瓷材料功用差，显微组织难以调换，密度低。而参与助烧增加剂的法子相对别的法子而言，具备成本低、成效好、工艺简捷合用的特色。

3过程增加剂低沉陶瓷材料的烧结温度氧化铝陶瓷烧结时过程散布告竣材料的精致化过程，由于氧化铝陶瓷具备较强的离子键，进而致使其质点散布系数低（Al3+在℃时散布系数仅10-11cm/s）、烧结激活能大，因而在烧结时需求较高的烧结温度。每每，采纳2条路径来低沉其烧结温度:一是过程鼎新粉体系备工艺以得到超细颗粒、无重逢、以及散开平匀的具备优越烧结活性的粉体，来到达推进材料精致化的目标。但是这些法子方今常限定于测验室限定内，起因是制备工艺繁杂，同时制备成本较高。二是惹人适当的烧结助剂，即在材估中增加合适的外加剂，过程与基体生成液相或固溶体,加倍散布,以到达推进材料精致化并低沉烧结温度的目标，这类法子在陶瓷范畴的产业临盆中被宽泛采纳。烧结助剂能够造成晶间液相或与基体造成固溶。对于烧结助剂的影响机制方今已造成共鸣，即烧结助剂造成的晶间液相有益于晶界迁徙，并且能够放慢烧结时物资的传输速度；而烧结助剂与基体造成的固溶，能够推进弊病数目标增进，到达活化晶格推进精致化的目标。

最近,有协商报导解说可过程在Al2O3引入增加剂,在Al2O3陶瓷华夏位生成片晶,起到宛如晶须对材料强韧化的影响,片晶散布平匀,与基体物理、化学相容性好,大大提升了材料的力学功用；别的,过程参与增加剂和预埋晶种能够得到织构化的显微组织。

3.1与Al2O3低温生成液相的增加剂此类增加剂有SiO2、MgO、CaO、BaO、SrO等碱土金属的氧化物[19],它们多为立方密聚积、NaCl型晶体组织。由于晶体组织的不同,它们在Al2O3中的“熔解度”微小。过程杂质聚积在晶界处的方法,淘汰了它们在基体中的含量,跟着烧结的停止,晶界数目和晶界面积淘汰,晶界处杂质的成份相对增进,使晶界处的共熔温度降落,当到达肯定极限,就成为液相。在Al2O3中独自或复合参与这类增加剂,在较低的温度下能造成平稳的硅酸盐相,由于液相参加烧结,使烧结的温度低,速度快,精致性高。当以复合样式参与时,务必有一种增加剂的阳离子和化合物的若干尺寸大于铝离子,而另一种阳离子和化合物的若干尺寸小于铝离子,如MgO+SiO2、CaO+SiO2、SrO+SiO2、BaO+SiO2、Na2O+SiO2等就知足这类前提,这时不只造成液相,并且在基体中造成具备挺直晶粒的片状晶体,对提升成品的功用有很大影响。但毛病是参与此类增加剂会致使成品内部晶粒长大,且存在玻璃相,使材料的高温强度、抗弯强度低沉。采纳平衡粒径为0.2mm的高纯(99.99%)氧化铝粉末在℃下保温4h获患有相对密度为98%、晶粒尺寸仅0.5mm的氧化铝陶瓷；Sathiyakumar等[22]以CuO-TiO2-MgO-B2O3为烧结助剂，参与到高纯氧化铝粉中，在℃下获患有相对密度为99.2%的氧化铝陶瓷；采纳超细Al2O3粉末及B2O3-CaO-SiO2增加剂，使95氧化铝陶瓷的烧结温度降到℃，成品的呆板强度和耐磨性也有所提升；采纳克己改性氧化铝粉末，使95氧化铝陶瓷的烧结温度比用每每的产业氧化铝粉末低沉了-℃；采纳0.45mm的氧化铝粉末做为质料，运用CaO-MgO-SiO2系熔剂并预烧成熔块，掺入稀土氧化物La和Sm在1-℃烧结出了晶粒尺寸为0.6mm的95氧化铝陶瓷。3.2与Al2O3晶体生成固溶体的增加剂可与Al2O3晶体生成固溶体的增加剂[26]有:TiO2、Cr2O3、Fe2O3、MnO2等,它们的晶格常数与Al2O3出入不大,大多含变价元素,可与Al2O3造成不同典型的固溶体,且变价影响坚固了晶格弊病,活化了晶体,使该基体简单烧结。TiO2可与Al2O3生成有限置换型固溶体,由于配位数、电价、离子半径的不同,当Ti4+置换Al3+后,造成晶格畸变和阳离子缺位,TiO2活化Al2O3晶格,推进烧结的影响是十显然显的；MgO与Al2O3在高温下可产生固相悖映,在晶界上造成尖晶石(MgO·Al2O3)薄层,包裹在Al2O3晶粒的表面,使Al2O3晶粒之间的质点散布遭到统制,拦阻Al2O3晶粒的长大,得到巨细平匀的等轴状晶粒,使宏观组织细晶化,MgO是Al2O3烧结过程中的显微组织平稳剂；Cr2O3与Al2O3具备宛如的晶格典型,Cr3+的离子半径稍大于Al3+的离子半径。两者可造成陆续固溶体,晶格产生肯定畸变,推进烧结；协商了将Fe2O3参与到Al2O3中，觉得材料的烧结首要过程体积散布停止，在这类固溶体中,存在肖特基和佛伦克尔反映两种散布机制；MnO2与TiO2具备宛如的组织,两者晶格常数出入不大,它们都能推进Al2O3的烧结,不同的是TiO2能够推进Al2O3的各向异性成长,但无对于MnO2推进Al2O3的各向异性成长报导，

协商解说,在Al2O3中参与MnO2造成固溶体,可推进Al2O3晶粒的成长，然则要合适操纵MnO2的量，Toy[30]等的协商也觉得,在固溶极限限定内,参与MnO2并无液相或第二相涌现,由于与Fe、Ti相同,Mn能够以多种离子价态存在,放慢了体积散布,致使晶粒长大,由于造成晶粒内部紧闭气孔的来由,材料弗成能绝对精致化烧结。由于在固相烧结中，烧结首要靠质点散布和界面挪移实行，较之液相烧结的材料，这类材料一半气密性较差，精致度要低一些，然则力学功用和高温功用优越，假设很好的与非常烧结法子（热等静压烧结法、氛围烧结、电场烧结、超高压烧结、活化烧结和活化热压烧结等）联结运用，能够降服这类增加剂存在的一些毛病。

4论断对于氧化铝陶瓷低温烧结工艺中存在的一些弊病，国表里曾经提议了良多鼎新性法子,然则跟着氧化铝陶瓷运用范畴的陆续扩张，对产品的功用也提议了更高的请求，这就需求在实验中有革新的鼎新和革新。本文联结烧结参数科学剖析，提议下列三个观念：1）在成型时粉体颗粒不能过大也不能过小，当所选的粉体是两种或许多种，只管取舍颗粒尺寸相近或相对召集散开平匀的粉体，因而在采纳呆板球磨时就需求正当的把握球磨工夫和转速，防备造成粉体重逢等表象；2）基于正交测验对组分搭配比例和工艺参数（球磨工夫、转速、烧结温度、保温工夫等）停止剖析和打算，低沉能耗,缩小烧成周期，得到最好工艺参数组合，补偿了方今阅历式的搭配样式；3）烧结弧线是陶瓷低温烧结的一个紧急的工艺环节，对于宛如烧结炉,烧结弧线主借使升温速度、烧结温度和保温工夫的归纳展现,它们互相干系，当今对于此类的联系协商很少，时时都是遵循阅历同意，很大水平上影响了烧结功用，运用方今广泛的有限元剖析软件ADINA、ANSYS等停止预剖析，首先对烧结过程的温度场停止剖析摹拟，放弃了保守试烧的毛病，提早针对摹拟终于对烧制弧线停止鼎新同时对联系参数停止优化同意出对照正当的烧结弧线，由此淘汰材料的铺张和对一些工序的反复性操纵；在测验中，实验采纳正交测验与有限元剖析数值摹拟技能联结用于烧结氧化铝和氧化铋复合材料陶瓷，与本质烧结终于基础一致，到达了缩散工艺参数优化的工夫，提升工艺打算效率的目标。