氧化铝陶瓷与火花等离子烧结

氧化铝中使用一些传统和先进的工业应用由于其较低的制造和材料成本,高强度和温度稳定性,良好的导热系数。本文讨论了使用火花等离子烧结的可行性(SPS)方法加入氧化铝陶瓷钛/锆夹层。

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高性能氧化铝陶瓷组件的生产

氧化铝陶瓷生产技术创新可以提高利用氧化铝陶瓷工业应用。例如,简单的氧化铝组件,如氧化铝光盘,可以加入制造更复杂形状的物体,成本最低的方式。

然而,一些基于陶瓷应用,如传感器和固体氧化物燃料电池复合材料和复杂形状需要高性能的加入等属性联合完整性好,化学耐久性、关节的稳定性在高操作温度和高真空密封。亚博网站下载

玻璃密封、瞬时液相焊、活性钎焊,固态扩散连接等高性能与常用的属性。这些方法引入额外的氧化铝陶瓷组件之间的夹层。

亚博网站下载也用作夹层材料在高性能的加入影响关节的力量。因此,适当的夹层材料的选择是至关重要的,以防止整体陶瓷组件的失败。亚博网站下载

陶瓷关节夹层材料的选择取决于几个参数,包括热性能、力学性亚博网站下载能、操作温度和加入温度。

使用SPS加入氧化铝陶瓷的可行性

SPS /脉冲电流烧结(胸大肌)/ field-assisted烧结技术(快速)正日益获得重视治疗,陶瓷材料作为完全致密/陶瓷基复合材料和陶瓷可以在较低温度下使用这种方法比传统的方法。亚博网站下载

火花等离子烧结(SPS)使用直接电流(DEC)执行快速整合的粉末烧结压力在短时间内使用高。SPS过程中,粉末颗粒之间的差距被控电能,应用和火花等离子体高温瞬间,它yabo214允许在较低温度下烧结方法相比,实现完全致密化。

电场扩散效应,电阻加热,引发冲击压力,并引发等离子体产生的大电流脉冲激励技巧。热效率高、自热、更好的粒子表面的自然净化,低温下快速烧结的关键优势是SPS过程。

加热功率分布同质的SPS在整个样本期间卷在宏观和微观的尺度上。发热量也消散的接触点的精确粉末粒子内的样本。yabo214

非常高的加热/冷却率的500 K /分钟可以实现在SPS,导致快速加热的粉盒晶界的最后烧结温度没有任何损失。高晶界区域促进快速致密化的粉盒通过晶粒间扩散。

因此,一个完全致密的超细微观结构可以在几分钟内获得几个小时所需的其他技术相比,热压烧结等,实现相同的烧结密度。该方法也限制了晶粒生长由于加热率高。

尽管SPS利用不同的加入/陶瓷基复合材料夹层,广泛使用的方法不加入纯氧化铝陶瓷。

最近的研究

在《华尔街日报》最近发表的一项研究亚博网站下载材料和设计研究人员调查的可行性,使用SPS加入氧化铝陶瓷/铝/钛锆夹层光盘。

被选为锆的层间具有良好的润湿性和热膨胀系数(CTE) 5.9×10⁶K¹,这是接近7×10的CTE值⁶K¹氧化铝。

此外,被选为钛具有优良的润湿性属性和可以与铝形成钛铝化合物反应,一个稳定的金属互化物。此外,钛和铝的CTE值之间的差别非常小,可减少热应力,最终减少裂纹形成过程中冷却后热处理的铝氧化oxide-titanium-aluminum保税系统。

压力和温度的影响在alumina-interlayer粘结性能测定锆和钛夹层。保税陶瓷的质量使用扫描电子显微镜研究,虽然能量色散x射线光谱是用来理解结合机制。

Zirconium-alumina键实现在800年和900年^oC 4.2 kN作用力和900^oC 3 kN作用力。钛连着氧化铝在900、800和700^oC 3 kN作用力。然而,titanium-alumina系统结合,享年800岁^oC显示最高的稳定性和完整性系统相比,保税在700年和900年^oC。

在这项研究中,研究人员成功地演示了titanium-alumina键首次使用SPS的方法。titanium-alumina系统演示了一个更好的粘结质量相比zirconium-alumina系统。

此外,二氧化锆的形成可以减少加入系统的稳定性。氧气扩散通过氧气空位的形成/缺陷和反应等产品二氧化锆和二氧化钛支持结合机制。

综上所述,SPS可以用来有效地加入简单的氧化铝组件制造大型对象更复杂的形状适合工业应用。

从AZoM:陶瓷激光材料和他们如何发展?亚博网站下载

引用和进一步阅读

Stosz, M。他,S。钟,J。Graule, T。型D。、Blugan g (2023年)。加入钛、锆的氧化铝陶瓷夹层的火花等离子烧结。亚博网站下载材料和设计,227,111724。https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111724

沙玛,N。赛义德,附加说明公元前雷(2019年)。火花等离子烧结原理(SPS):一个理想的加工技术制造金属基纳米复合材料:先进的加工和应用。火花等离子烧结的材料亚博网站下载,21-59。https://www.researchgate.net/publication/331183543_Fundamentals_of_Spark_Plasma_Sintering_SPS_An_Ideal_Processing_Technique_for_Fabrication_of_Metal_Matrix_Nanocomposites_Advances_in_Processing_and_Applications

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