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          營口磊(lei)旋耐火(huo)材料有限公司

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          舒蘭氧化鎂在陶瓷中的作用有哪(na)些?

          發表時間:2024-06-20 訪問量:8714

          舒蘭氧化鎂是一種相當常(chang)見的堿性氧化物,是生產氫舒蘭氧化鎂和金(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吃(chi)香,它可直接燒結成氧化鎂陶瓷,也可作為添加劑(ji)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、白雲石碳化法、鎂鹽(yan)熱分解(jie)和菱美礦熱分解(jie)法等。製備方麵,原材料源於礦物或(huo)海(hai)水,從礦物或(huo)海(hai)水中提取MgO,大多先製成氫氧化鎂或(huo)碳酸鎂,然後經煆燒分解(jie)成MgO,將這種MgO通過進一步(bu)化學處理(li)或(huo)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(ji)的方法來促進燒結和晶粒長大,而是采用活化燒結的方法,即將Mg(OH)2在適當溫度下煆燒,得到具有很多晶格(ge)缺(que)陷(xian)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(guang)過性好,它是一種光(guang)學各(ge)向同性體(ti),具有較好的耐堿金(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(guang)及紅外透光(guang)材料領域具有廣(guang)泛(fan)的應用,性能優於氧化鋁(lv)陶瓷,是一種很有前(qian)景(jing)的材料。

          典型應用:是製備宇航器及火(huo)箭導彈的紅外窗口和整流罩、高溫爐(lu)紅外窗口、高溫紅外光(guang)學裝(zhuang)置(zhi)、光(guang)學濾光(guang)片和光(guang)學檢(jian)波器、高壓鈉燈發光(guang)管(guan)和紅外探測(ce)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(shi)了。MgO泡沫陶瓷具有獨有的三維立體(ti)網狀(zhuang)骨(gu)架(jia)結構,使其具有60%-90%的開孔率,可高效的清(qing)除(chu)金(jin)屬液中的大塊(kuai)雜物和大部分微小(xiao)懸浮(fu)夾雜物,具有高耐火(huo)度、高氣孔率、低熱傳導率、製造成本低、製備工藝簡單,具備良好的機械(xie)性能。在國內北京大學的李(li)文霞(xia)等人以氧化鎂為骨(gu)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(jin)單晶片生產中取得了很好的效果(guo),填(tian)補(bu)了國內的技(ji)術空白。

          典型應用:

          a、過濾器。利用濾餅(bing)效應、吸附效應和整流效應,來過濾鎂合金(jin)熔體(ti)中的雜質,提高過濾效率。

          b、節(jie)能隔熱材料。可做(zuo)窯爐(lu)內襯,在航天航空行業中可隔熱保護(hu)航天器材。

          c、吸聲材料。據研究,其降噪係數接近玻璃棉,具有良好的應用前(qian)景(jing)。

          d、催(cui)化劑(ji)載體(ti)材料。良好的吸附能力,可作為汽車(che)尾氣淨化器載體(ti)廣(guang)泛(fan)應用。

          e、食品及醫(yi)藥行業。用於醫(yi)藥行業中酶、疫苗、核酸等生理(li)活性物質的濃縮、分離、精製等,為食品安全做(zuo)保障。

          (3)MgO係微波介質陶瓷

          隨著移動通信,衛星通信技(ji)術的更(geng)新迭代,人們對於通信時頻段的要求(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(xun)用微波介質基板(ban)材料。

          MgTiO3係微波介質陶瓷具有空間群(qun)R3的鈦鐵礦結構,該(gai)材料因具有低tanδ、高頻率熱穩定性而被研究並應用於陶瓷電容(rong)器和諧振器。此外,MgTiO3具有應用於濾波器、通信天線、雷達、直接廣(guang)播(bo)衛星和微波頻率全球(qiu)定位係統的潛力。

          MgAl2O4呈尖(jian)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,也可用作微波介質陶瓷。采用微波燒結製備的MgAl2O4係陶瓷綜合性能優良,可以滿足(zu)各(ge)個領域的使用要求(qiu)。

          (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不鏽鋼鑄(zhu)件(jian)時,即使澆注溫度高達1650℃,芯型材料不會與(yu)合金(jin)發生反應,鑄(zhu)件(jian)內部表麵光(guang)潔(jie)度高,並且其屬於弱堿性耐火(huo)材料,能溶(rong)於磷酸和醋酸等有機酸溶(rong)液,易於芯性脫除(chu),其不產生熱裂缺(que)陷(xian)、目前(qian)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(ji)的應用

          1、作為氧化鋁(lv)陶瓷的燒結劑(ji)

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

          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(kuai)了晶界擴散,對晶粒有一定的細化作用,致密度與(yu)力學性能較好。

          c、適量的MgO可以抑製晶界的快(kuai)速(su)移動,使得氣孔排出比(bi)較完(wan)全,陶瓷更(geng)加致密,透過率較高。

          2、作為高性能陶瓷散熱基板(ban)的燒結助劑(ji)

          隨著高鐵、航空航天及軍工領域的大功率電子器件(jian)朝著高溫、高頻和高集成度等方向發展,高效散熱成為迫切需求(qiu)。大功率器件(jian)通過陶瓷覆銅板(ban)實(shi)現與(yu)外界的熱交換(huan)。目前(qian)主流的陶瓷基板(ban)有Si3N4、AlN和Al2O3三種,都需要采用MgO作為燒結助劑(ji)。尤其是對於綜合性能的Si3N4陶瓷,為避免Al2O3作為助劑(ji)產生的晶格(ge)缺(que)陷(xian)增加聲子散射,MgO成為製備高導熱Si3N4陶瓷的燒結助劑(ji),其使用量約為3%。

          3、作為ZTA耐磨陶瓷的燒結助劑(ji)

          Al2O3和ZrO2都具有耐高溫、耐磨損和較好的生物相容(rong)性等特性。以ZrO2增韌Al2O3製備ZTA納米(mi)複相陶瓷,可揚長避短,充分發揮其集成優勢,在航空航天、發動機耐磨部件(jian)及人工股(gu)骨(gu)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,其使用量約為2%。

          4、作為鐵電陶瓷添加劑(ji)

          (1)添加到BaTiO3基陶瓷中

          采用均勻(yun)沉澱法將MgO均勻(yun)地包覆在BaTiO3基陶瓷粉(fen)體(ti)表麵,能有效抑製晶粒長大,從而獲得晶粒均勻(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(chuan)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(diao)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(diao)器件(jian)有非常(chang)好的應用前(qian)景(jing)。

          由於目前(qian)的各(ge)種鐵電材料均存(cun)在某些方麵的不足(zu),通過各(ge)種手段提高其綜合性能,成為鈦酸鍶鋇材料實(shi)現大規模應用必須解(jie)決的關鍵問題(ti)。

          除(chu)了用稀(xi)土元(yuan)素離子進行A位摻雜取代, MgO、MgTiO3、Mg2SiO4等化合物加入到BST陶瓷和薄膜(mo)中也可以降低其介電常(chang)數和介電損耗。

          5、摻雜在氧化鋅(xin)線性陶瓷

          ZnO線性陶瓷電阻具有電阻率變(bian)化範圍(wei)大,通流密度大,非線性係數低,電阻溫度係數小(xiao)的優點,廣(guang)泛(fan)應用於電力-電子、交通、通信及家(jia)用電器等方麵。傳統的ZnO複合陶瓷仍存(cun)在許多問題(ti),如結構均勻(yun)性差、工業生產重複率低、穩定性差、理(li)論研究不充分等

          MgO的添加有助於改善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,但過量添加反而會使陶瓷致密度下降。

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