YINGKOU LEIXUAN REFRACTORIES CO.,LTD.

          營口磊旋耐(nai)火材料有限公司

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          東方氧化鎂在陶瓷中的作用有哪些(xie)?

          發表時間:2024-06-20 訪問量:8776

          東方氧化鎂是一種相當(dang)常(chang)見的堿性氧化物(wu),是生產氫東方氧化鎂和金屬(shu)鎂的主要原(yuan)料。在陶瓷材料運用中,由於氧化鎂的熔點高達2800℃,具有一些(xie)特殊優異(yi)的性能,因此在先進陶瓷領域內(na)也相當(dang)吃香,它可直(zhi)接燒結成氧化鎂陶瓷,也可作為添加劑使用。

          氧化鎂粉(fen)體(ti)製備

          氧化鎂的製備分為鹵水-氨水沉澱法、白(bai)雲(yun)石碳化法、鎂鹽熱分解(jie)和菱美礦(kuang)熱分解(jie)法等。製備方麵,原(yuan)材料源(yuan)於礦(kuang)物(wu)或海水,從礦(kuang)物(wu)或海水中提取MgO,大多先製成氫氧化鎂或碳酸鎂,然後經煆燒分解(jie)成MgO,將這種MgO通過進一步化學處理(li)或熱處理(li)可得到高純MgO,如果(guo)要求(qiu)具有高純度的MgO陶瓷,就不能采用加入添加劑的方法來(lai)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(wen)度下煆燒,得到具有很(hen)多晶格(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(hao),它是一種光學各(ge)向(xiang)同性體(ti),具有較好(hao)的耐(nai)堿金屬(shu)蒸(zheng)氣腐(fu)蝕(shi)性、高熔點、高導熱性、較小(xiao)的理(li)論(lun)密度、高絕緣(yuan)及(ji)高紅外透過性等優點。在可見光及(ji)紅外透光材料領域具有廣(guang)泛(fan)的應用,性能優於氧化鋁(lv)陶瓷,是一種很(hen)有前景的材料。

          典型應用:是製備宇航器及(ji)火箭導彈的紅外窗口和整(zheng)流罩、高溫(wen)爐(lu)紅外窗口、高溫(wen)紅外光學裝(zhuang)置、光學濾光片和光學檢波器、高壓鈉燈發光管和紅外探(tan)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(nian)代就開始了。MgO泡沫陶瓷具有獨有的三維立體(ti)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)金屬(shu)液中的大塊雜物(wu)和大部分微小(xiao)懸浮夾(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)藝簡單,具備良(liang)好(hao)的機械性能。在國內(na)北京(jing)大學的李(li)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,其在鎳基合(he)金單晶片生產中取得了很(hen)好(hao)的效果(guo),填補了國內(na)的技(ji)術(shu)空白(bai)。

          典型應用:

          a、過濾器。利用濾餅效應、吸附效應和整(zheng)流效應,來(lai)過濾鎂合(he)金熔體(ti)中的雜質(zhi),提高過濾效率。

          b、節能隔熱材料。可做窯(yao)爐(lu)內(na)襯,在航天航空行業中可隔熱保(bao)護航天器材。

          c、吸聲材料。據研究,其降噪係數(shu)接近玻璃棉,具有良(liang)好(hao)的應用前景。

          d、催化劑載體(ti)材料。良(liang)好(hao)的吸附能力(li),可作為汽車尾氣淨化器載體(ti)廣(guang)泛(fan)應用。

          e、食品及(ji)醫藥行業。用於醫藥行業中酶、疫苗、核酸等生理(li)活(huo)性物(wu)質(zhi)的濃縮、分離、精製等,為食品安全做保(bao)障(zhang)。

          (3)MgO係微波介質(zhi)陶瓷

          隨著移動通信,衛星(xing)通信技(ji)術(shu)的更新迭代,人們對(dui)於通信時頻段的要求(qiu)越來(lai)越高,使得低介高Q陶瓷成為研究熱點。一方麵,MgO陶瓷本身(shen)具有優越的介電性能(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一種理(li)想(xiang)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)被研究並應用於陶瓷電容器和諧振器。此外,MgTiO3具有應用於濾波器、通信天線、雷達、直(zhi)接廣(guang)播衛星(xing)和微波頻率全球定位係統的潛力(li)。

          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(zhuang)甲、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(liang),可以滿足各(ge)個領域的使用要求(qiu)。

          (4)MgO陶瓷芯型

          氧化鎂高溫(wen)性能好(hao),用氧化鎂基陶瓷型芯腳注(zhu)不鏽鋼(gang)鑄件時,即使澆(jiao)注(zhu)溫(wen)度高達1650℃,芯型材料不會與合(he)金發生反應,鑄件內(na)部表麵光潔(jie)度高,並且其屬(shu)於弱堿性耐(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(dui)鎂基陶瓷芯型研究較少(shao),具有很(hen)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(chang)見的燒結助劑,對(dui)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(wen)度,抑製晶粒長大,提高致密度。

          b、添加MgO,Mg加快了晶界(jie)擴(kuo)散(san),對(dui)晶粒有一定的細化作用,致密度與力(li)學性能較好(hao)。

          c、適量的MgO可以抑製晶界(jie)的快速移動,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(ji)軍(jun)工(gong)領域的大功率電子器件朝(chao)著高溫(wen)、高頻和高集成度等方向(xiang)發展,高效散(san)熱成為迫切需求(qiu)。大功率器件通過陶瓷覆(fu)銅板實(shi)現與外界(jie)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(you)其是對(dui)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,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(wen)、耐(nai)磨損和較好(hao)的生物(wu)相容性等特性。以ZrO2增韌Al2O3製備ZTA納(na)米複(fu)相陶瓷,可揚長避短,充(chong)分發揮其集成優勢,在航空航天、發動機耐(nai)磨部件及(ji)人工(gong)股骨球頭等方麵具有重要應用。MgO在ZTA陶瓷中的致密化及(ji)晶粒細化機製與其在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

          采用均勻(yun)沉澱法將MgO均勻(yun)地包覆(fu)在BaTiO3基陶瓷粉(fen)體(ti)表麵,能有效抑製晶粒長大,從而(er)獲得晶粒均勻(yun)的陶瓷,此細晶效應是由於晶界(jie)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性和低介電損耗(hao)在作為相控陣中的移相器和微波頻率下的可調器件有非常(chang)好(hao)的應用前景。

          由於目前的各(ge)種鐵電材料均存在某(mou)些(xie)方麵的不足,通過各(ge)種手段提高其綜合(he)性能,成為鈦酸鍶鋇材料實(shi)現大規模應用必(bi)須解(jie)決的關鍵問題。

          除(chu)了用稀(xi)土元(yuan)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(chang)數(shu)和介電損耗(hao)。

          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(shu)低,電阻溫(wen)度係數(shu)小(xiao)的優點,廣(guang)泛(fan)應用於電力(li)-電子、交通、通信及(ji)家用電器等方麵。傳統的ZnO複(fu)合(he)陶瓷仍(reng)存在許多問題,如結構均勻(yun)性差、工(gong)業生產重複(fu)率低、穩定性差、理(li)論(lun)研究不充(chong)分等

          MgO的添加有助於改善(shan)ZnO陶瓷電阻的阻溫(wen)係數(shu),適量的MgO可促進燒結,提高陶瓷的致密度,但(dan)過量添加反而(er)會使陶瓷致密度下降。

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