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溫度對氧化鋁粉體收縮率的影響及其燒結(jié)過程分析

文章出處:產(chǎn)品百科 責(zé)任編輯:東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時間:2024-07-30
  

     溫度對氧化鋁粉體的收縮率有著顯著影響。在高溫條件下,氧化鋁的各種相態(tài)會轉(zhuǎn)變?yōu)棣裂趸X,這一轉(zhuǎn)變過程是不可逆的。隨著溫度的升高,α氧化鋁晶粒會逐漸長大。由于α氧化鋁的蒸氣壓極低且熔點極高,因此在高溫下,氣相遷移對晶粒生長的貢獻較小,而固相遷移成為主導(dǎo)。


      在1200至1250℃的溫度范圍內(nèi),氧化鋁粉體的線收縮并不明顯,這主要是由于大量的位錯活動所致。位錯在粒子間形成頸部區(qū)域產(chǎn)生大的剪切應(yīng)力,進而驅(qū)動位錯運動,導(dǎo)致晶粒旋轉(zhuǎn)和致密化。


      當燒結(jié)溫度升至1250至1400℃時,氧化鋁粉體的晶粒開始相互接觸并連成一體,整體移動停止,此時坯體的線收縮率顯著增加。在這一階段,相對細小的晶粒通過位錯運動向較大晶粒聚集,實現(xiàn)燒結(jié)收縮。
       超過1400℃后,晶粒明顯長大,坯體的線收縮率進一步增大。這一溫度段的燒結(jié)主要通過晶格或晶界擴散,將晶粒間的物質(zhì)遷移至頸部表面,消除晶界上的氣孔,形成連續(xù)的氣相,從而與氧化鋁相形成雙連續(xù)相網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此,在1550℃時,這種亞微米級氧化鋁粉體的燒結(jié)達到最佳效果。
總結(jié)來說,氧化鋁粉體的收縮率隨溫度升高而增加,其中1200至1250℃為初期燒結(jié)階段,1250至1400℃為晶粒連結(jié)和收縮階段,而1400℃以后則主要通過晶格和晶界擴散實現(xiàn)坯體的進一步收縮,直至1550℃達到最佳燒結(jié)溫度。

      收縮率對氧化鋁材料的性能有多方面的影響。在高溫下,氧化鋁材料經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變和晶粒生長,這一過程中收縮率的變化直接影響材料的最終性能。收縮率的增加通常伴隨著機械強度的提高、熱導(dǎo)率的增加、電絕緣性的改善、耐磨損性的增強以及燒結(jié)密度的提高。然而,收縮率的不均勻分布可能導(dǎo)致尺寸精度的問題,影響材料的微觀結(jié)構(gòu),并在燒結(jié)過程中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力,進而引發(fā)裂紋,降低材料的機械性能和可靠性。此外,收縮率的變化還會影響材料的光學(xué)性能和熱膨脹系數(shù),影響材料在溫度變化時的尺寸穩(wěn)定性。因此,在氧化鋁材料的設(shè)計和加工過程中,精確控制收縮率是確保材料性能的關(guān)鍵因素。

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