氧化鋁粉的微觀形貌控制

    對(duì)于超細(xì)粉體的制備，粉體的高性能是生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。顆粒的微觀結(jié)構(gòu)特征直接決定了最終產(chǎn)品氧化鋁陶瓷的應(yīng)用性能，對(duì)顆粒微觀形貌的控制尤為重要。實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末形態(tài)的控制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及多個(gè)學(xué)科，如固體化學(xué)、界面反應(yīng)和動(dòng)力學(xué)。
    本質(zhì)上，控制納米粒子的形態(tài)就是控制晶體生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)。因?yàn)榫w的形貌取決于不同晶相表面的生長(zhǎng)速度，而晶體某一表面的生長(zhǎng)程度一方面受晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷的控制，另一方面受周?chē)h(huán)境條件的影響。另一方面。因此，可以從兩個(gè)角度控制納米粉體的形貌。
    如果在晶體形成過(guò)程中加入一些可以選擇性作用于微晶表面的表面改性劑，就可以調(diào)節(jié)晶體在不同晶軸上的生長(zhǎng)速度，達(dá)到控制納米顆粒形貌的目的。同時(shí)，還可以通過(guò)改變結(jié)晶過(guò)程中周?chē)h(huán)境條件的諸多因素，如pH值、溫度、離子強(qiáng)度、溶劑或有機(jī)添加劑、配比等，來(lái)控制納米顆粒的形貌、反應(yīng)物。 

    1、添加劑對(duì)粉末微觀結(jié)構(gòu)的影響
    Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)，尤其是晶粒的形貌，對(duì)Al2O3陶瓷的性能影響很大。因此，尋找新的添加劑來(lái)改善Al2O3晶粒的形貌一直是人們研究的目標(biāo)之一。合適的添加劑不僅影響顆粒的形貌和尺寸，還能促進(jìn)氧化鋁的α相轉(zhuǎn)化，但不同添加劑的作用明顯不同。添加劑的影響主要?dú)w因于生長(zhǎng)晶體對(duì)添加劑的吸附，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)速率的變化，最終體現(xiàn)在晶體形貌上；第二個(gè)是添加劑在溶液中的活性程度。目前，添加劑對(duì)粉體微觀結(jié)構(gòu)影響的機(jī)理還停留在初級(jí)階段，缺乏深入的研究。
    2、水解凝膠技術(shù)對(duì)粉體微觀結(jié)構(gòu)的影響
液體沉淀過(guò)程中影響顆粒形態(tài)的因素包括過(guò)飽和度、流體力學(xué)、反應(yīng)時(shí)間等。在溶液中，晶體生長(zhǎng)速率最小的習(xí)性表面決定了晶體生長(zhǎng)形態(tài)。溶劑與沉淀物之間的相互作用決定了最低能面，晶粒生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)條件對(duì)晶態(tài)表面的生長(zhǎng)有影響，從而影響晶體形態(tài)。
    水解和凝膠過(guò)程中的溫度控制會(huì)影響粉末的形貌。當(dāng)反應(yīng)溫度較高時(shí)，成核速率和生長(zhǎng)速率相應(yīng)增加。晶體常發(fā)育成細(xì)長(zhǎng)的柱狀、針狀、鱗片狀聚集體，有時(shí)甚至長(zhǎng)成特殊形狀的骨骼晶體。這是因?yàn)榫w在極不平衡的狀態(tài)下生長(zhǎng)，晶體的界面有很大的表面能，本身也不穩(wěn)定。結(jié)果，它沿某些晶體邊緣或頂角生長(zhǎng)，形成骨架晶體。如果晶體在接近平衡狀態(tài)下生長(zhǎng)，則生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢。一般情況下，晶體可以獲得比較完整的結(jié)晶多面體。
    Al2O3 的各向異性表明，C 軸的生長(zhǎng)速率遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)坐標(biāo)軸的生長(zhǎng)速率。也就是說(shuō)，當(dāng)溫度較高且整體增長(zhǎng)率較大時(shí)，C軸上的增長(zhǎng)率大于整體增長(zhǎng)率。這時(shí)容易形成棒狀、針狀顆粒；使用冰水浴時(shí)，整體生長(zhǎng)速度較小，C軸上的生長(zhǎng)速度與整體生長(zhǎng)速度相差不大，此時(shí)容易形成球形顆粒。
    在Al2O3納米顆粒的生長(zhǎng)過(guò)程中，得到的膠體在長(zhǎng)期高溫凝膠作用下，較高的溫度有利于Al2O3納米顆粒的微觀熱運(yùn)動(dòng)，再加上Al2O3納米顆粒尺寸極小，表面能非常高，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間有利于納米晶的重新定向和排列。結(jié)果是許多球形Al2O3納米粒子相互靠近，結(jié)合排列在一個(gè)統(tǒng)一的晶面上，最終形成更大的片狀結(jié)構(gòu)。 

    3、干燥方式對(duì)粉體微觀結(jié)構(gòu)的影響
    據(jù)科研人員研究，使用相同的原料、表面活性劑和制備方法，當(dāng)干燥方法不同時(shí)，所得氧化鋁粉的形貌差異很大。采用常溫自然干燥時(shí)，溶劑從表面緩慢蒸發(fā)，使顆粒有足夠的時(shí)間相互接觸，顆粒在表面活性劑的作用下發(fā)生交聯(lián)。由于靜態(tài)干燥，形成片狀晶體或堆疊體。
     用自制的簡(jiǎn)易噴霧裝置干燥時(shí)，將稀釋的溶膠溶液噴成細(xì)小的液滴。小液滴在下落過(guò)程中干燥，表面收縮，但樣品在此過(guò)程中并未完全干燥。到達(dá)接收盤(pán)后，繼續(xù)蒸發(fā)表面的溶劑。由于表面活性劑的存在，當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)，表面活性劑與氫氧化鋁交聯(lián)形成長(zhǎng)鏈。表面溶劑完全蒸發(fā)后，借助表面活性劑的作用是形成長(zhǎng)條狀的氫氧化鋁。然而，也有部分不能交聯(lián)，形成液滴狀的球體。
    4. 煅燒工藝對(duì)粉末微觀結(jié)構(gòu)的影響
溫度的影響
    通過(guò)在不同溫度下煅燒，可以獲得不同形態(tài)的粉末。研究人員在制備納米纖維狀A(yù)l2O3粉末時(shí)，在500℃煅燒后的粉末微觀結(jié)構(gòu)為略微拉伸的纖維網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)煅燒溫度升至1200℃時(shí)，樣品不再出現(xiàn)纖維狀，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐巍＿@是因?yàn)槔w維狀物體的表面能較高，隨著溫度的升高，它會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢越档捅砻婺艿那蝮w。
 操作系統(tǒng)的影響
    操作體系也影響Al2O3粉末的形貌和粒徑。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道：在煅燒過(guò)程中加入晶種或氧化鋁膠體是降低氧化鋁α轉(zhuǎn)變溫度最常見(jiàn)、最有效的方法。除α-Al2O3外，選用的晶種還可以是α-Fe2O3、α-Cr2O3和MgO等，它們的晶體結(jié)構(gòu)與α-Al2O3相同或相似，否則對(duì)α相沒(méi)有影響或影響很小過(guò)渡。 

    氧化鋁粉的微觀形貌控制小編就為大家分享到這里了，通過(guò)上面的詳內(nèi)容介紹，相信大家對(duì)氧化鋁陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程都已經(jīng)基本上都了解了，如果大家還想進(jìn)一步了解有關(guān)氧化鋁陶瓷的知識(shí)，或者加工定制氧化鋁陶瓷制品的話，當(dāng)然也可以定制其他特種陶瓷，如氧化鋯陶瓷、氮化鋁陶瓷等。在線咨詢(xún)電話：13712574098。