流延法制备Al2O3/MgAl2O4陶瓷及其性能研究

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透明陶瓷与玻璃和单晶材料相比,具有强度和硬度高、制备温度低、生产周期短等优点。透明陶瓷在尺寸和结构上更容易控制,其力学性能也优于玻璃和单晶。氧化铝陶瓷是最早投入生产的透明陶瓷材料,具有较高的热导率、较大的高温强度、良好的热稳定性和耐腐蚀性,在照明技术、高温绝缘领域等得到了广泛应用。本文引入片状的镁铝尖晶石作为模板,采用流延成型,使镁铝尖晶石晶粒在素坯中定向排列,通过真空烧结制备含有不同比例镁铝尖晶石模板的多晶陶瓷,以此来减少由晶界引起的漫反射以及双折射现象的产生,最后用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度和红外光谱等手段对样品进行了测试和分析。采用前驱体热解法制备了纳米级的α-Al2O3,粒径为70100nm,形貌为类球形;以KCl、NaCl为介质,采用熔盐法合成六角形的片状镁铝尖晶石,直径为35μm。将其流延成型,经200MPa下冷等静压10min、1200℃有氧预烧和1800℃真空烧结后制成模板含量分别为0wt%、2wt%、5wt%、10wt%的多晶透明陶瓷,相比于无模板添加烧结的多晶陶瓷,样品的红外透过率提高了1.71.9倍。随着模板比例的升高,在垂直于流延方向的截面上,多晶陶瓷(110)晶面的衍射峰逐渐增强,说明晶粒在该方向有择优取向,织构化程度增加,当模板比例为10wt%时,取向度从2wt%含量时的0.15提高到0.39;同时,陶瓷的断裂形式由沿晶断裂转为沿晶断裂和穿晶断裂的混合形式,显微硬度的结果证明这有利于提高陶瓷的硬度。
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