【正文】 種瓷料，應(yīng)快速冷卻。C 左右，個別的只有 5～10176。通常吸附水在 200176。C ，升溫速率為 100176。C，升溫速率100176。C 保溫 4h。有機黏合劑在坯體中大量熔化、分解、揮發(fā)，會導(dǎo)致坯體變形、開裂，因此，需要先將坯體中的黏合劑排除干凈，然后再進行樣品的燒結(jié)，以保證產(chǎn)品的形狀、尺寸和質(zhì)量要求。成型壓力小，瓷體收縮大。本實驗用的黏合劑為濃度為 5%的聚乙烯醇水溶液(PVA)。常用的成型方法有擠制成型、干壓成型、熱壓鑄成型、注漿成型、軋膜成型、等靜壓成型、熱壓成型和流延成型等。這種方法可得到流動性好的球狀團粒，產(chǎn)量大，適合連續(xù)化生產(chǎn)和自動化成型工藝。使細粉料變粗的唯一辦法就是造粒。困料室內(nèi)溫度應(yīng)保持在 20176。四只一樣重的球磨罐置于同一旋轉(zhuǎn)的圓盤上，使球磨罐“公轉(zhuǎn)” ，各個球磨罐又繞自身軸線“自轉(zhuǎn)” ，如圖31。因此，球磨時間應(yīng)在滿足適當(dāng)細度的條件下盡量縮短。球磨分為干法和濕法兩種。磨球的大小應(yīng)配合適當(dāng)，最大直徑在 D/18～D/24 之間，最小直徑為 D/40；⑶ 球磨機裝載量。將原料和磨球裝在一個圓筒形容器球磨罐中。合成燒塊時，必須控制有害的游離成分。通過煅燒可減少燒結(jié)時坯體的收縮，提高粉體的活性，還能除去Al2O3 原料中的 Na2O，提高原料純度。溫度當(dāng)達到 1050176。一般在 110176。這種多孔的疏松結(jié)構(gòu)，不利于 Al2O3 晶體的相互接觸，因而不利于燒結(jié)，要想便于燒結(jié)還需要添加劑的輔助。由于其晶格常數(shù)與Al2O3 接近，因此通常能與 Al2O3 形成固溶體。鋁離子的排列要滿足鋁離子之間的間距最大，因此每三個相鄰的八面體間隙，就有一個是有規(guī)律地空著。工業(yè)Al2O3 中絕大多數(shù)是 γAl2O3。氧化鋁陶瓷由于機械強度高、絕緣強度大，用作真空器件、裝置瓷、厚膜和薄膜電路基板、可控硅和外殼、電火花等 [6]。該成果可以降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、制造大尺寸和形狀復(fù)雜的樣品等 [4]。 Concentration。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。迄今發(fā)現(xiàn)利用氧化鋁制成的陶瓷具有許多優(yōu)異性能，使氧化鋁陶瓷逐漸成為研究熱點。目前，陶瓷材料、金屬材料和高分子材料被稱為三大固體材料 [1]。氧化鋁透明陶瓷，不僅透近紅外還透可見光。Al 2O3 的晶體結(jié)構(gòu)不同其性能也不相同。C 開始轉(zhuǎn)變?yōu)?αAl2O3。γAl 2O3 的禁帶寬度為 ，接近半導(dǎo)體的禁帶寬度；αAl 2O3 的禁帶寬度為 ～，所以是很好的絕緣材料。原料為松散的白色結(jié)晶粉末，每個粉末顆粒由許多小粒徑晶體組成，為多孔球形聚集體。必須注意：配料計算雖然簡單，但必須仔細、準(zhǔn)確，因為這是制造性能優(yōu)良的陶瓷元器件的基礎(chǔ)。原料稱量前，需要進行干燥處理、過篩，有些則需要預(yù)合成、煅燒等，以制成符合要求的化學(xué)組成或晶體結(jié)構(gòu)的原料。αAl 2O3 在其熔點下都是穩(wěn)定的。合成燒塊的溫度選擇很重要。下面簡要介紹機械粉碎的原理和方法。35, ????時時式中，n 為球磨機轉(zhuǎn)速(r/min)；D 為球磨罐的內(nèi)徑(m)。為了提高研磨效率，使物料達到預(yù)期的細度，需加入助磨劑，常用的有油酸和醇類。⑺ 球磨時間的選擇。細粉碎、混合均勻和防污染是功能陶瓷備料工序必須考慮和研究的重要問題。壓力越大，泥餅含水量越小。一般困料時間為 10～20 天。加壓造粒的工藝條件是：預(yù)壓壓力為，用破碎機搗碎，過 8 目粗篩，篩余后的物料返回破碎機繼續(xù)破碎；再過 40 目篩，篩余物料仍應(yīng)壓碎，使全部物料通過 40 目篩后，再過一次 40 目篩，使物料顆粒度均勻。黏合劑是具有黏結(jié)特性的有機化合物?？刂聘蓧撼尚偷呐髁虾亢苤匾话阍?4%～8%左右。如果坯料經(jīng)過造粒、加潤滑劑，再進行雙面加壓，則坯體密度非常均勻。加壓速度過快會導(dǎo)致坯體分層，表面致密中間松散，甚至在坯體中存在許多氣泡。整形在烘箱中進行。以下排膠曲線供參考：0～100176。坯片經(jīng)過 400176。 升溫階段這一階段主要是水分和有機黏合劑的揮發(fā)，結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水的排除，碳酸鹽的分解，有時還有晶相轉(zhuǎn)變等過程。任何瓷料都有一最佳的燒結(jié)溫度范圍，實際燒結(jié)溫度應(yīng)保證在此范圍內(nèi)。在冷卻過程中伴隨有液相凝固、析晶、相變等物理和化學(xué)變化發(fā)生。添加劑為 200 目的鉻粉。⑷ 烘干。預(yù)燒溫度為1400176。⑼ 燒結(jié)。通圖 51 燒結(jié)后的樣品實物圖。 不同濃度樣品的發(fā)射光譜與分析圖 55 為同一激發(fā)波長下，各組樣品的發(fā)射光譜。 X 射線衍射分析采用 DX2700 型 X 射線衍射儀(XRD)分析 3 組摻 Cr 氧化鋁陶瓷樣品的晶體結(jié)構(gòu)。 預(yù)燒、燒結(jié)后的 XRD 圖像分析圖 56 顯示的是 3 組樣品預(yù)燒后和燒結(jié)后（以下簡稱燒結(jié)前后）的 XRD 圖像，其中燒結(jié)曲線均向上平移了 500 個單位。1和 3比較，1預(yù)燒后發(fā)生的主要是晶型的轉(zhuǎn)變和致密化，而 3樣品中Cr2O3 與 Al2O3 已經(jīng)形成了固溶體，這可能是由于 Cr3+和 Al3+離子半徑的差別使得 Al2O3 的晶格活化，從而降低了 Al2O3 的燒結(jié)溫度，促成了 Al2O3 的燒結(jié)，說明實驗最初設(shè)定的預(yù)燒溫度實際已經(jīng)達到了燒結(jié)溫度。其中熱膨脹系數(shù)包括線膨脹系數(shù) α 和體膨脹系數(shù) β，其計算公式如下：(51)????//LTVT????????時其中?L 、 ?V 是燒結(jié)前后晶格常數(shù)和晶胞體積的改變量，?T 是燒結(jié)前后的溫差。) c(197。) b(197。第 16 頁 共 19 頁 晶面間距的分析圖 57 是燒結(jié)后每組樣品各衍射角所對應(yīng)的晶面間距。這可能是由于 Cr3+對 Al3+的替換使得晶格產(chǎn)生畸變，Cr 3+的半徑比 Al3+的半徑大，電子受原子核的束縛作用相對較弱，電子運動增強，使得電阻率下降。通過 XRD 的分析，得出下面結(jié)論：1) 燒結(jié)前后，各組樣品的衍射峰基本沒變。通過四探針測試儀對每組樣品電阻率的測試，發(fā)現(xiàn)隨著摻雜濃度的增大，樣品的電阻率逐漸降低。（4）學(xué)校可允許學(xué)位論文被查閱或借閱。論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保 密 的 學(xué) 位 論 文 在 解 密 后 應(yīng) 遵 守 此 協(xié) 議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日第 22 頁 共 19 頁獨 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。再次對周巍老師表示衷心的感謝。學(xué)友情深，情同兄妹。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能 順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他 們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實 ，給我留下了很多難忘的回憶。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進步。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于成都信息工程學(xué)院。從論文的選題開始，楊老師就開始對我進行了細心的指導(dǎo)和幫助，對順利完成本課題起到了極大的作用。同時，作橫向比較，發(fā)現(xiàn)，無論燒結(jié)前，還是燒結(jié)后，濃度的變化對晶格的影響也很小，這主要是由于 Cr3+的半徑與 Al3+相近，離子替換產(chǎn)生的晶格畸變很小。結(jié) 論對 3 組摻雜濃度分別為 %、%、%的樣品進行熒光光譜分析，得出以下結(jié)論：1) 在本實驗摻雜的濃度范圍內(nèi)，Cr 3+摻雜濃度越高，樣品的熒光發(fā)射強度圖 57 各組樣片各晶面間距與 2θ 的關(guān)系第 17 頁 共 19 頁越低。2) 不同濃度摻雜對晶面間距的影響幾乎相同，這是摻雜離子 Cr3+半徑與Al3+半徑相近。) 體積 (197。 3) 密度(g/cm 3)1 2 3 αAl2O3 ~表 52～ 54 是每組樣品燒結(jié)前后晶格參數(shù)的變化情況。隨著摻雜濃度的提高，晶格常數(shù)第 15 頁 共 19 頁逐漸增大，這是因為 Cr3+半徑是 ，大于 Al3+的半徑 ，造成Al2O3 晶胞發(fā)生畸變，且摻雜越多，畸變越厲害，但對 Al2O3 晶格的總體影響并不大。用 Jade 分析燒結(jié)后的三組樣品發(fā)現(xiàn)： 1樣品為 ，2樣品為()2O3，3樣品為 。說明濃度的變化對晶格的影響很小，這主要是由于 Cr3+的半徑與 Al3+的半徑相差不大，離子替換對晶格的畸變影響很小。/s，測量衍射角范圍為 10176。發(fā)射光譜(a) ，激發(fā)光譜(b、c )b c第 13 頁 共 19 頁從 4 幅圖中可以看出：1) 3樣品的峰強度，總體看來是依次降低。本實驗與曾智江等人在氧化鋁透明陶瓷中Cr 3+的發(fā)光性能一文中測得的670nm與697nm兩處發(fā)射峰有些許差異，大概是因為摻雜濃度的差異引起，曾智江等的%，本實驗1樣品摻雜濃度更高，%。C高溫下保溫 2h。第 10 頁 共 19 頁⑺ 造粒。C恒溫下烘干48h。采用濕磨的方法，既可以增加粉末粘附于研磨機的幾率，又可以減少對球磨機的磨損，所以本實驗采用濕法球磨。冷卻階段有淬火急冷、隨爐快冷、隨爐慢冷或緩冷和分段保溫冷卻等多種方式。C，大多數(shù)功能陶瓷只有 10～20176。這時升溫不能太快，否則會造成結(jié)構(gòu)疏松，變形和開裂。C，其中 500～900176。C 時保溫 1h；100～350176。C/min 的速度升溫，至 250176。 排膠Al2O3 陶瓷成型時多采用有機黏合劑，在煅燒時，有機黏合劑從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)，從坯體中排出。成型壓力的大小直接影響瓷坯的密度和收縮率。干壓常用黏合劑有石蠟，酚醛清漆，第 7 頁 共 19 頁聚乙烯醇水溶液，水、油酸、煤油混合物，亞硫酸紙漿廢液，苯膠。它應(yīng)滿足以下要求：1) 要有足夠的黏性，以保證良好的成型性和坯體的機械強度；2) 經(jīng)高溫煅燒能全部揮發(fā)，坯體中不留或少留黏合劑殘余雜質(zhì)；3) 工藝簡單，沒有腐蝕性，對瓷料性能無不良影響。霧滴與塔中的熱氣混合，使霧滴干燥成干粉，由旋風(fēng)分離器吸入料斗。但是，粉料越細，流動性越不好；此外，比表面積增大，粉料占的體積也大，干壓成型時就不能均勻地填充模具的每個角落，容易造成空洞，邊角不致密，層裂，彈性后效等問題。因此，必須把這種泥餅放在不見日光、空氣不流通的室內(nèi)或密閉容器內(nèi)，保持一段時間，這種操作稱困料或陳腐。行星磨也叫微粒球磨機。長時間球磨還會引入較多雜質(zhì)。⑹ 分散介質(zhì)的影響。影響粉碎和混合效率的因素有以下 7 個：⑴ 球磨機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速應(yīng)選擇略低于臨界轉(zhuǎn)速；⑵ 球磨機內(nèi)磨球大小的配比、磨球形狀、硬度、質(zhì)量。球磨是最常用的一種粉碎、混合方法。根據(jù)試驗，確定合適的煅燒溫度。C 煅燒，此時，堿金屬離子與 H3BO3 反應(yīng)并揮發(fā)掉。第 4 頁 共 19 頁因此，制備氧化鋁陶瓷時要對 Al2O3 進行煅燒，使 γAl2O3 轉(zhuǎn)變?yōu)?αAl2O3。因此，在稱量之前原料必須進行干燥，除去其中的水分。顆粒內(nèi)部的氣孔占整個體積的 1/4～1/3 。第一類為變價氧化物，如 TiOCr 2OMnO 2 等。其中氧離子占密排六方介電位置，鋁離子配置在氧離子組成的八面體間隙中，但只填 2/3，如圖 22。γ Al2O3 密度小，高溫不穩(wěn)定，可以轉(zhuǎn)化為 αAl2O3，密度隨