氮化鋁陶瓷常用的燒結(jié)方式是什么？

     AlN 是高熔點(diǎn)的強(qiáng)共價(jià)化合物，自擴(kuò)散系數(shù)小，難以燒結(jié)致密。直到 20 世紀(jì) 50 年代，人們才成功制得 AlN 陶瓷。目前 AlN 陶瓷的制備技術(shù)中較為普遍的方法是：在較高的溫度下、長(zhǎng)時(shí)間的烘窯并且加入合適的添加劑進(jìn)行燒結(jié)，但是制造成本仍居高不下。在生產(chǎn) AlN 陶瓷的過程中，降低燒結(jié)溫度是節(jié)省成本的前提，而在燒結(jié)時(shí)，選用顆粒細(xì)小、粒度分布窄的 AlN粉體能有效提高 AlN陶瓷的燒結(jié)性能；同時(shí)為了提升 AlN 陶瓷的致密度，降低燒結(jié)溫度，一般也需要加入燒結(jié)助劑，促進(jìn)形成晶界相，來降低燒結(jié)溫度。那么常用的燒結(jié)方式是什么呢，下面鈞杰陶瓷小編帶大家了解一下。

1、熱壓燒結(jié)

     熱壓燒結(jié)是在壓力和溫度同時(shí)作用下，對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)，是目前制備陶瓷使用最多的技術(shù)。壓力有利于燒結(jié)溫度的降低，促進(jìn)陶瓷的致密化。該方法制備的 AlN 陶瓷具有致密度高、孔隙少、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，但對(duì)儀器設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，制備形狀復(fù)雜的產(chǎn)品挑戰(zhàn)較大。當(dāng)前，研究人員對(duì)納米氮化鋁陶瓷的熱壓燒結(jié)及其應(yīng)用的研究興趣日益增加，Liang 等采用分子動(dòng)力學(xué)模擬，研究了納米 AlN 陶瓷的熱壓燒結(jié)技術(shù)并闡明潛在的燒結(jié)致密化機(jī)制。

2、無壓燒結(jié)

     無壓燒結(jié)是指對(duì)氮化鋁坯體不進(jìn)行機(jī)械加壓而使其在常壓(0.1 MPa)下燒結(jié)的方法，是操作最簡(jiǎn)便，應(yīng)用最普遍的一種燒結(jié)制備工藝。相對(duì)于熱壓燒結(jié)，無壓燒結(jié)雖然所需的燒結(jié)溫度要高，但其所需的設(shè)備、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。其中，密度、第二相、微觀結(jié)構(gòu)等是影響致密化機(jī)制的主要因素。燒結(jié)劑對(duì)于無壓燒結(jié)工藝至關(guān)重要，Molisani 等研究發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)劑 CaO 含量控制了 AlN 無壓燒結(jié)致密化行為。

3、微波燒結(jié)

     不論是采用熱壓燒結(jié)還是無壓燒結(jié)，為了防止受熱不均勻?qū)е?AlN 陶瓷產(chǎn)生微裂紋，一般會(huì)在燒結(jié)過程中將升溫速率控制得特別低，使得能源損耗和操作時(shí)間大大增加。因此，快速燒結(jié)工藝受到更多的關(guān)注。快速燒結(jié)也更加有利于生產(chǎn)出具有獨(dú)特性能的納米陶瓷，最近逐漸成為新興陶瓷的重要發(fā)展方向。微波燒結(jié)是目前進(jìn)入實(shí)用階段的快速燒結(jié)方法之一，具有升溫速率快、熱分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，也可提高陶瓷的致密化速度，縮短生產(chǎn)周期，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

     在氮?dú)鈿夥障拢捎贸Ｒ?guī)燒結(jié)爐的合成方法，氮化率非常低。然而，采用 2.45 GHz 微波輻射方法，在 1300～1400℃ 條件下合成了 AlN，微波輻射增強(qiáng)了氧化鋁的還原和氮化反應(yīng)。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，θ-Al2O3 比 γ-、δ-和 α-Al2O3 更容易氮化。