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          營口磊旋耐火(huo)材料有限公司

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          龍岩氧化鎂在陶瓷中的作用有哪些?

          發表時間:2024-06-20 訪問量:8781

          龍岩氧化鎂是一種相當常見(jian)的堿(jian)性氧化物,是生產氫龍岩氧化鎂和金屬(shu)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℃,具有一些特殊優異的性能(nen),因此在先(xian)進陶瓷領域內(na)也相當吃香,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)體製備

          氧化鎂的製備分為鹵水-氨水沉澱法、白(bai)雲石(shi)碳化法、鎂鹽熱分解和菱(ling)美礦熱分解法等。製備方麵,原材料源於礦物或海水,從礦物或海水中提取MgO,大多(duo)先(xian)製成氫氧化鎂或碳酸鎂,然(ran)後經煆(duan)燒分解成MgO,將這種MgO通過進一步化學處理或熱處理可得到高純MgO,如果(guo)要求(qiu)具有高純度的MgO陶瓷,就不能(nen)采用加入添加劑的方法來促進燒結和晶粒長大,而(er)是采用活化燒結的方法,即將Mg(OH)2在適當溫度下煆(duan)燒,得到具有很(hen)多(duo)晶格缺陷的活性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)向同(tong)性體,具有較好(hao)的耐堿(jian)金屬(shu)蒸(zheng)氣腐蝕性、高熔點、高導熱性、較小(xiao)的理論(lun)密度、高絕緣及(ji)高紅外透過性等優點。在可見(jian)光及(ji)紅外透光材料領域具有廣(guang)泛的應用,性能(nen)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(yu)航器及(ji)火(huo)箭(jian)導彈的紅外窗口和整(zheng)流罩、高溫爐紅外窗口、高溫紅外光學裝(zhuang)置(zhi)、光學濾光片和光學檢(jian)波器、高壓鈉(na)燈(deng)發光管和紅外探測器罩的重(zhong)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(nen)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立體網狀(zhuang)骨架結構,使其具有60%-90%的開孔率,可高效(xiao)的清除(chu)金屬(shu)液中的大塊雜物和大部分微小(xiao)懸浮夾雜物,具有高耐火(huo)度、高氣孔率、低熱傳導率、製造成本低、製備工藝簡(jian)單(dan),具備良好(hao)的機械(xie)性能(nen)。在國內(na)北(bei)京(jing)大學的李(li)文霞(xia)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,其在鎳基合金單(dan)晶片生產中取得了很(hen)好(hao)的效(xiao)果(guo),填(tian)補了國內(na)的技術空白(bai)。

          典型應用:

          a、過濾器。利(li)用濾餅(bing)效(xiao)應、吸附效(xiao)應和整(zheng)流效(xiao)應,來過濾鎂合金熔體中的雜質(zhi),提高過濾效(xiao)率。

          b、節能(nen)隔熱材料。可做窯爐內(na)襯,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(zao)係數(shu)接近玻璃(li)棉(mian),具有良好(hao)的應用前景。

          d、催化劑載(zai)體材料。良好(hao)的吸附能(nen)力,可作為汽(qi)車尾氣淨化器載(zai)體廣(guang)泛應用。

          e、食品及(ji)醫藥行業。用於醫藥行業中酶(mei)、疫苗、核酸等生理活性物質(zhi)的濃縮、分離、精製等,為食品安全(quan)做保障。

          (3)MgO係微波介質(zhi)陶瓷

          隨著移動通信,衛星通信技術的更(geng)新迭代,人們對於通信時頻段(duan)的要求(qiu)越來越高,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(nen)(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一種理想(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(rong)器和諧振(zhen)器。此外,MgTiO3具有應用於濾波器、通信天線、雷達、直(zhi)接廣(guang)播衛星和微波頻率全(quan)球定位係統的潛力。

          MgAl2O4呈(cheng)尖(jian)晶石(shi)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係陶瓷綜合性能(nen)優良,可以滿足各(ge)個(ge)領域的使用要求(qiu)。

          (4)MgO陶瓷芯型

          氧化鎂高溫性能(nen)好(hao),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℃,芯型材料不會與合金發生反(fan)應,鑄件(jian)內(na)部表麵光潔(jie)度高,並且其屬(shu)於弱堿(jian)性耐火(huo)材料,能(nen)溶於磷酸和醋(cu)酸等有機酸溶液,易於芯性脫除(chu),其不產生熱裂缺陷、目前對鎂基陶瓷芯型研究較少,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

          氧化鎂作為常見(jian)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(jie)擴(kuo)散,對晶粒有一定的細化作用,致密度與力學性能(nen)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(quan),陶瓷更(geng)加致密,透過率較高。

          2、作為高性能(nen)陶瓷散熱基板的燒結助劑

          隨著高鐵、航空航天及(ji)軍工領域的大功率電子器件(jian)朝(chao)著高溫、高頻和高集(ji)成度等方向發展,高效(xiao)散熱成為迫切(qie)需求(qiu)。大功率器件(jian)通過陶瓷覆銅(tong)板實現與外界(jie)的熱交換。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。尤其是對於綜合性能(nen)的Si3N4陶瓷,為避免Al2O3作為助劑產生的晶格缺陷增加聲子散射,MgO成為製備高導熱Si3N4陶瓷的燒結助劑,其使用量約為3%。

          3、作為ZTA耐磨陶瓷的燒結助劑

          Al2O3和ZrO2都具有耐高溫、耐磨損和較好(hao)的生物相容(rong)性等特性。以ZrO2增韌Al2O3製備ZTA納米(mi)複(fu)相陶瓷,可揚長避短,充(chong)分發揮(hui)其集(ji)成優勢,在航空航天、發動機耐磨部件(jian)及(ji)人工股骨球頭(tou)等方麵具有重(zhong)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(fen)體表麵,能(nen)有效(xiao)抑製晶粒長大,從而(er)獲得晶粒均(jun)勻(yun)的陶瓷,此細晶效(xiao)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(zu)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在作為相控陣中的移相器和微波頻率下的可調器件(jian)有非(fei)常好(hao)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)提高其綜合性能(nen),成為鈦酸鍶鋇材料實現大規(gui)模(mo)應用必(bi)須(xu)解決的關鍵(jian)問題(ti)。

          除(chu)了用稀土元素(su)離子進行A位摻雜取代, MgO、MgTiO3、Mg2SiO4等化合物加入到BST陶瓷和薄膜中也可以降低其介電常數(shu)和介電損耗。

          5、摻雜在氧化鋅(xin)線性陶瓷

          ZnO線性陶瓷電阻(zu)具有電阻(zu)率變化範(fan)圍大,通流密度大,非(fei)線性係數(shu)低,電阻(zu)溫度係數(shu)小(xiao)的優點,廣(guang)泛應用於電力-電子、交通、通信及(ji)家(jia)用電器等方麵。傳統的ZnO複(fu)合陶瓷仍存在許多(duo)問題(ti),如結構均(jun)勻(yun)性差、工業生產重(zhong)複(fu)率低、穩定性差、理論(lun)研究不充(chong)分等

          MgO的添加有助於改善ZnO陶瓷電阻(zu)的阻(zu)溫係數(shu),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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