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          營口磊(lei)旋(xuan)耐(nai)火材料有限公司

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          承德氧化鎂在陶瓷中的作用有哪(na)些?

          發表時間:2024-06-20 訪問量:8697

          承德氧化鎂是一種相當(dang)常見的堿(jian)性氧化物(wu),是生產氫承德氧化鎂和金(jin)屬鎂的主要原料。在陶瓷材料運用中,由於氧化鎂的熔點高達2800℃,具有一些特殊優異(yi)的性能,因此在先進陶瓷領域內也相當(dang)吃(chi)香,它可直接(jie)燒結成氧化鎂陶瓷,也可作為添加劑使用。

          氧化鎂粉體製備

          氧化鎂的製備分為鹵水-氨水沉澱法、白(bai)雲石碳化法、鎂鹽(yan)熱分解和菱(ling)美礦(kuang)熱分解法等。製備方麵,原材料源(yuan)於礦(kuang)物(wu)或海(hai)水,從礦(kuang)物(wu)或海(hai)水中提取MgO,大多(duo)先製成氫氧化鎂或碳酸鎂,然(ran)後(hou)經煆(duan)燒分解成MgO,將這種MgO通過進一步化學(xue)處理(li)或熱處理(li)可得到高純MgO,如果(guo)要求具有高純度的MgO陶瓷,就不能采用加入添加劑的方法來促進燒結和晶粒長大,而(er)是采用活(huo)化燒結的方法,即將Mg(OH)2在適當(dang)溫度下煆(duan)燒,得到具有很多(duo)晶格(ge)缺陷(xian)的活(huo)性MgO,用以製造燒結氧化鎂陶瓷。

          氧化鎂陶瓷

          (1)MgO透明陶瓷

          MgO透明陶瓷透明性和紅外透光過性好,它是一種光學(xue)各(ge)向(xiang)同性體,具有較好的耐(nai)堿(jian)金(jin)屬蒸氣腐蝕性、高熔點、高導熱性、較小(xiao)的理(li)論密度、高絕緣(yuan)及高紅外透過性等優點。在可見光及紅外透光材料領域具有廣泛的應用,性能優於氧化鋁(lv)陶瓷,是一種很有前景的材料。

          典型應用:是製備宇(yu)航器及火箭(jian)導彈的紅外窗口和整(zheng)流罩、高溫爐紅外窗口、高溫紅外光學(xue)裝置(zhi)、光學(xue)濾光片和光學(xue)檢波器、高壓(ya)鈉燈(deng)發光管和紅外探測器罩的重要材料。

          (2)MgO泡沫陶瓷

          泡沫陶瓷材料作為一種新型陶瓷功能材料,它的發展從20世紀70年代就開始了。MgO泡沫陶瓷具有獨有的三維(wei)立(li)體網狀(zhuang)骨架(jia)結構,使其具有60%-90%的開孔率,可高效的清除(chu)金(jin)屬液中的大塊雜物(wu)和大部分微小(xiao)懸(xuan)浮夾(jia)雜物(wu),具有高耐(nai)火度、高氣孔率、低熱傳導率、製造成本低、製備工(gong)藝(yi)簡(jian)單,具備良好的機械性能。在國(guo)內北京(jing)大學(xue)的李文霞等人以氧化鎂為骨料,加入適量的ZrO2製備出氧化鎂部分穩定氧化鋯泡沫陶瓷過濾器,其在鎳(nie)基合(he)金(jin)單晶片生產中取得了很好的效果(guo),填補(bu)了國(guo)內的技術(shu)空白(bai)。

          典型應用:

          a、過濾器。利用濾餅效應、吸附(fu)效應和整(zheng)流效應,來過濾鎂合(he)金(jin)熔體中的雜質(zhi),提高過濾效率。

          b、節能隔熱材料。可做窯爐內襯(chen),在航天航空行業中可隔熱保護航天器材。

          c、吸聲材料。據研究,其降噪係數接(jie)近玻(bo)璃棉(mian),具有良好的應用前景。

          d、催化劑載(zai)體材料。良好的吸附(fu)能力,可作為汽車尾氣淨化器載(zai)體廣泛應用。

          e、食(shi)品及醫(yi)藥行業。用於醫(yi)藥行業中酶、疫苗、核酸等生理(li)活(huo)性物(wu)質(zhi)的濃縮、分離、精製等,為食(shi)品安全做保障。

          (3)MgO係微波介質(zhi)陶瓷

          隨著移動通信,衛(wei)星通信技術(shu)的更新迭(die)代,人們對於通信時頻段(duan)的要求越(yue)來越(yue)高,使得低介高Q陶瓷成為研究熱點。一方麵,MgO陶瓷本身具有優越(yue)的介電性能(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一種理(li)想的5G通訊用微波介質(zhi)基板材料。

          MgTiO3係微波介質(zhi)陶瓷具有空間群R3的鈦鐵礦(kuang)結構,該材料因具有低tanδ、高頻率熱穩定性而(er)被(bei)研究並應用於陶瓷電容器和諧振(zhen)器。此外,MgTiO3具有應用於濾波器、通信天線、雷達、直接(jie)廣播(bo)衛(wei)星和微波頻率全球(qiu)定位係統的潛力。

          MgAl2O4呈尖晶石型結構,具有高硬度、高熔點、高強度,且純MgAl2O4是透明的,可應用於透明裝甲(jia)、紅外窗、雷達罩等領域。不僅如此,MgAl2O4還有低εr的特點,也可用作微波介質(zhi)陶瓷。采用微波燒結製備的MgAl2O4係陶瓷綜合(he)性能優良,可以滿足各(ge)個(ge)領域的使用要求。

          (4)MgO陶瓷芯型

          氧化鎂高溫性能好,用氧化鎂基陶瓷型芯腳注(zhu)不鏽鋼鑄件(jian)時,即使澆注(zhu)溫度高達1650℃,芯型材料不會與(yu)合(he)金(jin)發生反(fan)應,鑄件(jian)內部表麵光潔(jie)度高,並且其屬於弱堿(jian)性耐(nai)火材料,能溶於磷酸和醋酸等有機酸溶液,易(yi)於芯性脫除(chu),其不產生熱裂缺陷(xian)、目前對鎂基陶瓷芯型研究較少(shao),具有很大的發展空間。

          氧化鎂作為添加劑的應用

          1、作為氧化鋁(lv)陶瓷的燒結劑

          氧化鎂作為常見的燒結助劑,對氧化鋁(lv)陶瓷有以下影響:

          a、添加適量MgO可以降低氧化鋁(lv)陶瓷的燒結溫度,抑製晶粒長大,提高致密度。

          b、添加MgO,Mg加快了晶界擴散(san),對晶粒有一定的細化作用,致密度與(yu)力學(xue)性能較好。

          c、適量的MgO可以抑製晶界的快速(su)移動,使得氣孔排(pai)出比較完全,陶瓷更加致密,透過率較高。

          2、作為高性能陶瓷散(san)熱基板的燒結助劑

          隨著高鐵、航空航天及軍工(gong)領域的大功率電子器件(jian)朝(chao)著高溫、高頻和高集成度等方向(xiang)發展,高效散(san)熱成為迫切需求。大功率器件(jian)通過陶瓷覆銅板實(shi)現與(yu)外界的熱交換(huan)。目前主流的陶瓷基板有Si3N4、AlN和Al2O3三種,都需要采用MgO作為燒結助劑。尤其是對於綜合(he)性能的Si3N4陶瓷,為避免Al2O3作為助劑產生的晶格(ge)缺陷(xian)增加聲子散(san)射(she),MgO成為製備高導熱Si3N4陶瓷的燒結助劑,其使用量約(yue)為3%。

          3、作為ZTA耐(nai)磨陶瓷的燒結助劑

          Al2O3和ZrO2都具有耐(nai)高溫、耐(nai)磨損(sun)和較好的生物(wu)相容性等特性。以ZrO2增韌Al2O3製備ZTA納米複相陶瓷,可揚長避短,充分發揮其集成優勢,在航空航天、發動機耐(nai)磨部件(jian)及人工(gong)股骨球(qiu)頭等方麵具有重要應用。MgO在ZTA陶瓷中的致密化及晶粒細化機製與(yu)其在Al2O3中類似,其使用量約(yue)為2%。

          4、作為鐵電陶瓷添加劑

          (1)添加到BaTiO3基陶瓷中

          采用均(jun)勻(yun)沉澱法將MgO均(jun)勻(yun)地包覆在BaTiO3基陶瓷粉體表麵,能有效抑製晶粒長大,從而(er)獲得晶粒均(jun)勻(yun)的陶瓷,此細晶效應是由於晶界區MgO的抑製作用;MgO有助於形成“殼一芯”結構晶粒,降低並展寬BaTiO3基陶瓷的ε峰,增加電阻率和擊穿電壓(ya)強度。

          (2)添加到鈦酸鍶鋇陶瓷中

          鈦酸鍶鋇(BST)鐵電陶瓷材料以它的高可調(diao)性和低介電損(sun)耗在作為相控陣(zhen)中的移相器和微波頻率下的可調(diao)器件(jian)有非常好的應用前景。

          由於目前的各(ge)種鐵電材料均(jun)存在某些方麵的不足,通過各(ge)種手段(duan)提高其綜合(he)性能,成為鈦酸鍶鋇材料實(shi)現大規模應用必須(xu)解決的關鍵(jian)問題。

          除(chu)了用稀(xi)土元素離子進行A位摻雜取代, MgO、MgTiO3、Mg2SiO4等化合(he)物(wu)加入到BST陶瓷和薄膜中也可以降低其介電常數和介電損(sun)耗。

          5、摻雜在氧化鋅線性陶瓷

          ZnO線性陶瓷電阻具有電阻率變化範圍大,通流密度大,非線性係數低,電阻溫度係數小(xiao)的優點,廣泛應用於電力-電子、交通、通信及家用電器等方麵。傳統的ZnO複合(he)陶瓷仍存在許多(duo)問題,如結構均(jun)勻(yun)性差、工(gong)業生產重複率低、穩定性差、理(li)論研究不充分等

          MgO的添加有助於改(gai)善(shan)ZnO陶瓷電阻的阻溫係數,適量的MgO可促進燒結,提高陶瓷的致密度,但過量添加反(fan)而(er)會使陶瓷致密度下降。

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