氧化铝存在多种物相结构,如α-Al2O3,γ- Al2O3、β- Al2O3、θ- Al2O3、η- Al2O3等。α-Al2O3是氧化铝家族中最稳定的物相,晶格能较大,在宏观上表现为熔点高、硬度大、结构紧密等优点,在陶瓷、耐火材料化工等领域有广泛的用途。α-Al2O3的加工过程可以分为两大类:熔融与烧结。熔融过程采用的设备主要是电弧炉,加工温度高达2200℃以上,高于α-Al2O3的熔点。在该温度下,氧化铝变成液态,经过冷却,破碎成为不同粒度的产品。烧结法生产α-Al2O3的设备比较多,有隧道窑、回转窑等,在这些窑炉中,烧温度需要达到1400℃以上。此时,所有过渡相氧化铝均转化成为α-Al2O3。由于α-Al2O3加工过程很复杂,很多因素对其显微结构都会产生一定的影响,包括加工方式、温度制度、添加剂等,因此,α-Al2O3的显微结构表现为千差万别。 ![](https://www.shifair.com/img.php?img=https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/z6iauic3DRibBQic7ePOk10bhn0Vj4FFwsdnBhq2LibVQkHSWw0utiah6hvFe67ImkZfia33yRCzCtVZicdTCiatU98PW4g/640?wx_fmt=png)
电熔刚玉(左)和烧结α- Al2O3(右)扫描电子显微镜照片与此同时,不同显微结构的α- Al2O3其应用也不尽相同。例如:研磨用电熔刚玉:这种材料具有硬度高、棱角分明等特征,显微结构最好是近球形,这样磨具在高速研磨过程中,磨粒具有较强的切削力,而且磨粒不易破裂,从而提高其使用寿命;抛光用α-Al2O3粉体材料:这种材料主要要求硬度适中,显微结构最好是片状,而且要与抛光用有机物的结合性能好,这样抛光出来的产品光洁度高,平整度好,而且不同抛光用途对材料的要求也有所不同。粗抛及中抛用产品要求有较强的切削力,硬度高,因此要求其显微结构结晶粗大。精细抛光用α-Al2O3粉体要求抛光后的产品表面粗糙度低、光泽度高,因此α-Al2O3一次晶体越小越好;陶瓷用α-Al2O3粉体材料:陶瓷的最大特点是结构致密,物理化学性质稳定。微晶氧化铝陶瓷是结构均匀、致密、晶粒尺寸为纳米或亚微米级的高技术新型陶瓷材料,具有机械强度高、耐磨耐腐蚀、抗氧化性好、电学性质优良、膨胀系数可调和热稳定性好等优点,其最主要的特点是一次晶体小。因此陶瓷用α-Al2O3粉体要求粒径均匀、坯体收缩小、坯体致密度高、粉体流动性好,以球形颗粒为好;耐火材料用α-Al2O3粉体材料:耐火材料是α-Al2O3粉体最大的应用领域,根据用途不一,要求各异。纳米氧化铝可以加速耐火材料的致密化速度。定耐火材料要求晶粒粗大,收缩率小,抗变形能力强,以片状或板状微晶为好。不定型耐火材料要求流动性好,烧结活性高,粒度分布要求为最大的堆积密度,以细晶球形微晶为好;填充用α-Al2O3粉体:这种材料的基本要求是流动性好,与有机物结合能力强,因此以球形为好,同时粒度越大,流动性能越好。鉴于不同技术领域对显微结构的要求不同,对α-Al2O3的显微结构调控至关重要。2023年6月14日,中国粉体网将在江苏苏州举办第二届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会,届时,来自新乡学院的陈玮教授将带来题为《α-氧化铝的显微结构调控及其在氧化铝陶瓷中的应用》的报告。陈玮教授将对α-Al2O3的显微结构调控进行详细阐述,并介绍其在氧化铝陶瓷中的应用。![](https://www.shifair.com/img.php?img=https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/z6iauic3DRibBQic7ePOk10bhn0Vj4FFwsdnSiatjcwCiaEBHazZE1aSDXm5lVZ1zIzeTnXCxyNibTg2dnjlibw9vOsbkA/640?wx_fmt=png)
参考来源:[1]陈玮. α-Al2O3形成过程显微结构演变及其调控[2]陈玮等.AlF3对γ-Al2O3相变及α-Al2O3显微结构的影响![](https://www.shifair.com/img.php?img=https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/z6iauic3DRibBQBibl1jy4pic8uJ8PYWBcGGysia0yc2jp1rW3NM3sBWJibcBETMpZVpJPEhJ2ib9VfpIicC2K4zBehMG9A/640?wx_fmt=png&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1)
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第二届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会
在半导体芯片设备中,精密陶瓷零部件的成本约占10%左右,当前市场基本被美国、日本等发达国家垄断。如何实现光刻机等半导体设备中先进陶瓷部件的国产化,解决当前芯片行业“卡脖子”问题的重要一环,也是国内先进陶瓷企业面临的巨大机遇与挑战。 同时,随着新能源汽车、5G、人工智能、物联网等行业的蓬勃发展,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料产业规模不断扩大,先进陶瓷在半导体行业将迎来更大的应用市场。 在此背景下,第二届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会将在江苏苏州举办,旨在为半导体和先进陶瓷行业搭建沟通平台,交流先进技术,互通行业信息,促进产业链合作,推动国产替代进程。 会议热诚欢迎行业专家、学者、技术人员、企业界代表出席,同时欢迎公司、企事业单位展示技术成果,洽谈产、学、研合作。会务组
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