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[供應]納米三氧化二鋁及其分散液在陶瓷領域上的發展
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- 更新日期：2025-03-18 15:54:43
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納米三氧化二鋁及其分散液在陶瓷領域上的發展
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納米三氧化二鋁及其分散液在陶瓷領域上的發展
<東方新材料視窗>2018，10，月第2期 徐工
摘要：為了探索納米三氧化二鋁在陶瓷領域上的應用。查閱大量的期刊和文獻，得出了納米三氧化二鋁在陶瓷領域發揮了巨大的作用，具有非常大的發展前景。納米三氧化二鋁，陶瓷粉粒徑分布均勻，電阻率高，具有良好的絕緣性能，廣泛用于塑料，橡膠，陶瓷，涂料等絕緣性能要求高的領域。主要綜述了納米三氧化二鋁在陶瓷領域發揮的作用，其性能包括：Al203／TiC納米陶瓷刀具材料的抗熱震性能、納米Ni-Al2O3金屬陶瓷粉末熱壓致密化、Al2O3系納米陶瓷抗拉強度、Al2O3系納米陶瓷韌性。通過以上資料的查詢，得出納米三氧化二鋁在陶瓷領域具有非常好的發展前景的結論。
關鍵字:納米；三氧化二鋁分散液；陶瓷；應用；宣城晶瑞；新材料；VK-L30；VK-L30W
納米氧化鋁陶瓷具有硬度高、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、電絕緣性高和介電損耗低等一系列優異特性，因此在機械、化工、電子、醫學、航空和國防等方面均占有重要地位。用傳統陶瓷制備工藝所制出的氧化鋁陶瓷，晶粒尺寸大，強度和韌性等綜合力學性能較低，這在一定程度上限制了它的更廣泛應用。近年來，納米陶瓷受到人們普遍關注，由于這種陶瓷材料的晶粒、晶界以及它們之間的結合都處在納米水平，細化晶界數量大幅度增加，可使材料的強度、韌性和超塑性大為提高，并對材料的電學、熱學、光學和磁學等性能產生重要影響。納米級氧化鋁陶瓷具有燒結溫度低，強度、韌性高等優點，已成為近年來材料科學工作者的主要研究目標之一。制備納米氧化鋁陶瓷主要從兩個方面出發:首先是制備出具有較高燒結活性的納米氧化鋁粉體其次是改變傳統燒結工藝，采用快速低溫燒結方法，控制晶粒生長。
參與制定納米氧化鋁國家標準的宣城晶瑞新材料有限公司擁有年產1200噸納米三氧化二鋁及其分散液系列產品，其中納米氧化鋁粉體VK-L30及納米氧化鋁分散液VK-L30W在納米氧化鋁制備中應用廣泛，收到國內外客戶好評。
納米三氧化二鋁陶瓷的應用
1Al203／TiC納米陶瓷刀具材料的抗熱震性能
通過研究發現A1203／TiC納米復合陶瓷刀具材料的抗熱震能力低于同組分的微米級的復合材料。其主要的原因是微米材料中存在的較大的微裂紋，該微裂紋雖然不利于提高材料的強度，但卻能有效地降低材料的彈性模量，因此有利于材料抗熱震能力的提高。因此，當用納米相來提高材料的抗熱震性能時，必須對組分的物理性能(線脹系數和彈性模量)進行選擇，以保證材料中產生足夠大的微裂紋，否則納米相對材料的抗熱震能力有不利的影響；熱震后材料強度的降低主要是由于試樣表面裂紋的產生與擴展所致.通過對熱震過程中材料表面顆粒所受到的殘余應力.
分析表明，材料的表面是否開裂取決于顆粒間的界面結合強度和A1203晶粒的抗拉強度。
2納米Ni-Al2O3金屬陶瓷粉末熱壓致密化
A12O3 陶瓷是一種抗氧化、抗腐蝕的高溫結構陶瓷材料，但由于其具有燒結活性低、脆性大等缺點而在應用上受到限制。在A12O3陶瓷中引入延性金屬第二相和采用納米粉末可以大大提高其燒結活性，不僅可使金屬增韌強度提高，而且可使陶瓷具有一定的導電和導熱性，從而擴大其在微電子行業中的應用。近年來，納米陶瓷基金屬陶瓷復合材料成為很熱門的一種新型結構、功能陶瓷復合材料。T．Sekino等研究了以NiO或Ni(NO3 )2·nH2O為Ni源的納米相金屬一陶瓷復合粉末，并預測由這種粉體制備的金屬一陶瓷將可能用作結構復合材料。
采用化學鍍法制備的納米Ni—A12O3包覆粉體，平均粒徑小，粉末比表面大，松裝密度和振實密度很低，晶粒尺寸小于40mm.不同Ni含量對A12O3。粉末的包覆均勻程度有很大的影響，Ni含量較少時，Ni能均勻沉積在A12O3顆粒表面，而Ni含量過高時粉末出現局部包覆不均勻現象。
在A12O3粉末中添加質量分數為15％～20％的金屬Ni，作為金屬相包覆A12O3粉末可以有效地促進A12O3復合粉的燒結，降低燒結溫度，提高燒結致密化速度[5]。
3Al2O3系納米陶瓷抗拉強度
用納米粉末制作的陶瓷制品的抗拉強度與微粉制品的基本相當，摻雜對提高納米陶瓷制品的抗拉強度有一定好處．為保證利品的抗拉強度則必須在1200度以上燒結，為節省能源，在1400度燒制即可．制品的抗拉強度與密度成σb=4.84d3函數關系，為此可以從提高納米陶瓷制品的密度出發提高其抗拉強度[6]。
4Al2O3系納米陶瓷韌性
A1203陶瓷是使用最廣泛的一種陶瓷，具有機械強度高、硬度大、耐高溫、抗氧化，對氣氛不敏感等性能．在能源、航天航空，機械及電子等方面都有廣泛的應用前景．然而，A1203陶瓷的致命弱點在于脆性和均勻性差，從而可靠性差．近一二十年圍繞這些關鍵問題，尤其是對增韌問題開展了廣泛的基礎研究，取得了一些進展．納米陶瓷和納米陶瓷基復合材料的發展，已經成為當前陶瓷研究的重要發展趨勢．由于納米陶瓷的晶粒細化有助于晶粒間的滑移，因而使材料具有超塑性行為，也因晶粒細化從而會引起材料內氣孔或缺陷尺寸減少．納米陶瓷與傳統陶瓷相比具有較高的致密速率和低的燒結溫度，低溫韌性、硬度和強度均可得到改善．
添加宣城晶瑞新材料的VK-L30不僅可以顯著地提高A1203陶瓷的燒結性能，降低燒結體的晶粒度，而且可以提高燒結體的抗彎強度和斷裂韌性．對于尺寸為30-60nm的納米氧化鋁VK-L30添加量不超過20mol％時有明顯的增韌和增強作用[7]。
結論：
納米陶瓷與普通陶瓷材料相比，在力學性能、表面光潔度、耐磨性以及高溫性能諸方面都有明顯的改善。目前，納米陶瓷材料的研究已涉及到有機和無機材料。由于納米陶瓷具有不同傳統陶瓷的獨特性能，納米陶瓷材料制成的燒結體可作為儲氣材料、熱交換器、微孔過濾器以及檢測氣體溫度的多功能傳感器，它的發展使陶瓷材料跨人了一個新的歷史時期。正因為納米陶瓷具有優良力學性能和某些特殊的功能，使納米陶瓷在多方面都有廣泛的應用，并在許多超高溫、強腐蝕等苛刻的環境下起著其他材料不可替代的作用，有廣闊的應用前景。
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