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        【原創(chuàng)】氧化鋁的十幾種晶型很躁動(dòng)?高溫下還不是乖乖變成α-Al2O3


        來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)   山川

        [導(dǎo)讀]  氧化鋁是一種很重要的陶瓷材料,具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)良特性。作為結(jié)構(gòu)陶瓷,已廣泛應(yīng)用于航空、冶金、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域;作為功能陶瓷,在陶瓷傳感器、生物陶瓷、固定化酶載體等方面有著很重要的應(yīng)用。

        前言


        氧化鋁是一種很重要的陶瓷材料,具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)良特性。作為結(jié)構(gòu)陶瓷,已廣泛應(yīng)用于航空、冶金、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域;作為功能陶瓷,在陶瓷傳感器、生物陶瓷、固定化酶載體等方面有著很重要的應(yīng)用。超細(xì)氧化鋁粉體對(duì)于提高燒結(jié)體質(zhì)量、改善性能和應(yīng)用都有著重要的價(jià)值,所以納米氧化鋁粉體的制備、分散和性能吸引著廣泛的研究。但是,氧化鋁具有多種晶型相,除了熱力學(xué)穩(wěn)定的α相之外,還有γ,δ,θ等十幾種熱力學(xué)不穩(wěn)定的過(guò)渡晶型相,隨著溫度的升高,這些過(guò)渡型相最終將通過(guò)α相變轉(zhuǎn)變成α-Al2O3。


        氧化鋁過(guò)渡型相之間的轉(zhuǎn)變


        氧化鋁過(guò)渡型相之間的相變是在氧離子為同一種排列方式下的相變,隨著溫度的升高,處于四面體和八面體間隙中的鋁離子亞晶格的有序度提高,而且相應(yīng)的晶體缺陷逐漸減少,這種相變被認(rèn)為是一種“拓樸轉(zhuǎn)變”,即晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變沒(méi)有破壞原來(lái)晶粒的形貌,處于這種轉(zhuǎn)變過(guò)程的粒子在晶粒尺寸上的變化不大。過(guò)渡型相之間的轉(zhuǎn)變是由于鋁離子局部的遷移,沒(méi)有涉及到氧離子大的骨架的變化,因而所需要的能量較少,也就是說(shuō)可以在較低的溫度下完成。


        過(guò)渡型相到α相的轉(zhuǎn)變


        α相變主要是從氧離子排列為Fcc骨架向Hcp骨架進(jìn)行在轉(zhuǎn)變的過(guò)程,此類(lèi)轉(zhuǎn)變屬于晶格重構(gòu)相變,其中涉及到半徑較大的氧離子移動(dòng),所以需要的能量較多,加上受到的外部干擾性影響,相變溫度會(huì)發(fā)生一定變化。在研究領(lǐng)域中有相關(guān)研究人員對(duì)α相變機(jī)制存在較大爭(zhēng)論,部分研究人員提出γ向α轉(zhuǎn)變時(shí)微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,說(shuō)明氧化鋁的α相變屬于逐步長(zhǎng)大過(guò)程。目前α相變主要可以分為兩個(gè)階段,基礎(chǔ)階段是α相的形核,然后是α粒子不斷變大,在整體過(guò)程中消耗的能量較大,剩余能量主要是促使晶粒能有效增大。通過(guò)各項(xiàng)研究理論控制,降低α相變形核激活能對(duì)相變溫度與粒徑進(jìn)行控制。


         


        氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)換


        氧化鋁陶瓷的主要成分是α-Al2O3,通常需要將不同晶型的氧化鋁煅燒得到α-Al2O3,將工業(yè)g-Al2O3粉經(jīng)高溫煅燒轉(zhuǎn)型為α-Al2O3粉就是比較常用的方法。那么這其中又會(huì)涉及到什么樣的煅燒工藝技術(shù)呢?


        7月8日,來(lái)自湖南大學(xué)的肖漢寧教授將走進(jìn)粉體公開(kāi)課直播間,給我們帶來(lái)題為《氧化鋁粉體制備技術(shù)及其在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用》的精彩報(bào)告,屆時(shí)他將從氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變角度出發(fā),詳細(xì)介紹工業(yè)g-Al2O3粉經(jīng)高溫煅燒轉(zhuǎn)型為α-Al2O3粉的轉(zhuǎn)型助劑和煅燒工藝技術(shù),并闡述不同的研磨技術(shù)對(duì)氧化鋁粉體的研磨效果、粒徑分布及對(duì)氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。同時(shí),還對(duì)用溶膠—凝膠工藝制備納米球狀氧化鋁粉體及低溫轉(zhuǎn)型技術(shù)進(jìn)行了介紹。


        專(zhuān)家介紹


         肖漢寧,湖南大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,陶瓷研究所所長(zhǎng),享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼專(zhuān)家。1991年在湖南大學(xué)獲博士學(xué)位,1994-1995留學(xué)日本,從事博士后研究。1995年晉升為教授,F(xiàn)任中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)理事,中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工程陶瓷專(zhuān)業(yè)委員會(huì)理事長(zhǎng),中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電工陶瓷專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任,湖南省硅酸鹽學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)等!稛o(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)》、《硅酸鹽學(xué)報(bào)》、《功能材料》等雜志編委。


        長(zhǎng)期從事先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷膜、結(jié)構(gòu)-功能一體化陶瓷、微晶玻璃等研究。先后主持國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、政府間國(guó)際科技合作和國(guó)防軍工等國(guó)家和省部級(jí)科研項(xiàng)目30多項(xiàng)。研究成果先后獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng),省部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文280多篇,出版《高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用》專(zhuān)著1本,獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利30多項(xiàng)。




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        作者:山川

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