céramiques d'alumineCes matériaux présentent des avantages tels qu'une isolation thermique et phonique élevée, une résistance à la corrosion et une grande dureté. Ils sont largement utilisés dans la fabrication de creusets, de bougies d'allumage, de matériaux réfractaires haute température, de boîtiers de thermocouples, de substrats isolants, de joints d'étanchéité, de moules d'outillage, etc.
De plus, grâce à l'amélioration du niveau de production ces dernières années,céramiques d'alumineL'alumine a également trouvé sa place dans le domaine optique. Une fois densifiée, sa transmittance lumineuse est nettement améliorée et elle devient translucide, ce qui permet de remplacer le saphir monocristallin dans la fabrication de dispositifs tels que les tubes à arc des lampes à sodium haute pression, les composants optiques infrarouges, les substrats pour circuits intégrés micro-ondes, etc. De plus, l'augmentation de la densité améliore également les propriétés mécaniques de l'alumine.
La densification est un processus d'évacuation des gaz.
Les pores sont fréquents dans les matériaux céramiques, et la densification de ces derniers est un processus au cours duquel leur nombre diminue continuellement. Selon les différents procédés de frittage, les pores peuvent se présenter de deux manières : soit à l’intérieur des grains, soit aux joints de grains.
Par conséquent, on considère généralement qu'il existe principalement deux approches pour améliorer la densité decéramiques d'aluminePremièrement, en augmentant la température de frittage ou en créant une atmosphère réductrice, les atomes de la céramique diffusent plus facilement à haute température, permettant ainsi le frittage. Simultanément, la phase gazeuse contenue dans la céramique diffuse plus facilement hors des grains, ce qui conduit à la formation d'une céramique dense lors du frittage. Deuxièmement, l'ajout d'additifs permet d'améliorer la densification de la céramique.
En outre, lors de la production proprement dite, le choix des matières premières et le processus de production sont également des points clés qui influent sur la densification des céramiques d'alumine.
Matières premières : Sélectionner de l'alumine de haute pureté et ultra-fine.
1. Sélectionner une poudre d'alumine de haute pureté.
L'introduction d'impuretés est inévitable lors de la préparation de la poudre céramique. Les impuretés organiques sont éliminées par combustion lors du frittage, mais des pores irréguliers se forment lors de la densification. Les impuretés inorganiques peuvent réagir avec la poudre céramique à haute température ou rester emprisonnées dans la matrice, formant ainsi des microfissures. Ces défauts microstructuraux, causés par les impuretés, ont inévitablement un impact significatif sur la densification.céramiques d'alumine. Par conséquent, l'utilisation de poudre d'Al₂O₃ de haute pureté est une condition préalable importante à la préparation de céramiques d'alumine aux excellentes propriétés.
2. Réduire la taille des particules de la poudre d'alumine.
Plus les particules sont fines, plus le temps de frittage est court. En effet, plus les particules sont fines, plus leurs contacts sont étroits. Lors du frittage, le trajet de diffusion est plus court et, simultanément, la force motrice du frittage (l'énergie de surface) est plus importante. L'émergence de la technologie de préparation de poudres ultrafines a ouvert une nouvelle voie pour réduire la température de frittage des matériaux céramiques, améliorer la microstructure des produits et optimiser les propriétés mécaniques des matériaux (telles que la dureté, la résistance, la ténacité et la résistance à l'usure).
Cependant, en raison de l'énergie de surface relativement élevée des particules de poudre extrêmement fines, les grains croissent rapidement, voire anormalement, lors du frittage à haute température. Parallèlement, la surface de ces particules présente une réactivité relativement importante, susceptible d'adsorber des impuretés, ce qui engendre une poudre impure et complexifie le processus de mise en forme. C'est pourquoi les poudres utilisées pour la production de céramiques haute densité ont généralement une granulométrie comprise entre 0,1 µm et 1 µm.
L'homogénéité des matériaux mélangés
Afin de réduire la température de frittage decéramiques d'alumineDes additifs appropriés doivent être ajoutés aux poudres avant le frittage. Par conséquent, le degré de mélange des matériaux est un facteur important qui influence les propriétés de la pièce céramique frittée. Le mélange vise à uniformiser la composition de la poudre. En cas d'hétérogénéité, la composition locale s'écarte de la composition globale. Certaines zones contiennent moins d'additifs, et l'alumine est difficile à fritter à basse température. Dans les zones plus riches en additifs, le point de fusion est plus bas, et une phase liquide risque d'apparaître, entraînant une croissance rapide des grains. À terme, cela conduit à une microstructure irrégulière et à une faible densité du produit.
Méthode de moulage raisonnable
Le moulage est un procédé important qui influe directement sur le frittage et les performances du produit fritté. Des expériences ont démontré qu'à température de frittage égale, plus la densité relative du corps cru est élevée, plus celle du corps fritté correspondant l'est également. Par conséquent, pour garantir une densité élevée, une pression de moulage relativement importante est généralement appliquée. Actuellement, les méthodes de moulage pour les pièces hautes performances…céramiques d'alumineelles se divisent en deux types : la méthode sèche et la méthode humide.
