粉体行业技术科普

低温烧结氧化铝陶瓷技术详解 近年来，随着电子、航空、能源、化工等工业领域对高性能结构陶瓷需求的不断提升，氧化铝陶瓷因其具有高强度、高硬度、优良的耐高温、耐腐蚀性与化学稳定性，加之原料来源广泛、成本较低，已成为应用最广泛的结构陶瓷之一。其主晶相α-Al₂O₃赋予了材料稳定的物化性能，适用于制造切削工具、耐磨部件、电子基板、生物医用植入体等多种关键元件。然而，氧化铝陶瓷也面临一个显著挑战：α-Al₂O₃的熔点高达2050℃，导致其烧结温度通常需达到1600℃以上。这不仅造成能源消耗大、工艺成本高，还对烧结设备提出苛刻要求，限制了某些复杂形状或大尺寸部件的制备。因此，发展高效、低成本的氧化铝陶瓷低温烧结技术，已成为材料领域一项重要研究方向。 为降低氧化铝陶瓷的烧结温度，目前主要技术路径包括提高原料粉体的烧结活性、采用特殊烧结工艺及引入烧结助剂三类。首先，提高氧化铝粉体的细度与表面活性是促进烧结的基础手段。粉体粒度越小、比表面积越大，表面能越高，扩散驱动力越强，烧结温度可有效降低。例如，通过超声喷雾热解法制备氧化铝陶瓷粉末，可实现对前驱体溶液的高效雾化与热解，获得成分均匀、粒径分布窄、烧结活性高的亚微米或纳米级α-Al₂O₃粉体，为低温烧结提供了优质原料基础。 其次，特殊烧结工艺如热压烧结（HP）、热等静压（HIP）、微波烧结、放电等离子烧结（SPS）等，通过外场辅助（压力、电场、微波等）增强扩散与致密化动力，也能显著降低烧结温度。但这些方法通常设备复杂、能耗仍较高，且难以适用于复杂形状产品的规模化制备。 在众多方法中，添加烧结助剂因其工艺简便、成本低廉、效果显著，成为目前研究最广泛且产业化应用最成熟的低温烧结技术。该方法不需复杂设备，也无需对原料进行高成本预处理，仅通过合理配伍助剂种类与含量，即可实现低温致密化，并可在一定程度上调控显微结构，改善材料性能。 [...]