真空氣氛下燒結透光氧化鋁陶瓷

Abstract

　　本研究利用注漿成形法製備Mg2+ 添加量0-2000 ppm之多晶氧化鋁生胚，真空氣氛下以不同條件燒結，探討其微結構、透光率、硬度及破裂韌性。漿料以去離子水當作溶劑混合氧化鋁粉末，分別添加0-2000 ppm Mg2+，並加入分散劑聚丙烯酸銨改善漿料黏度，利用釔安定氧化鋯磨球球磨，提高氧化鋁粉末分散性並降低顆粒凝聚情形，得到流動性佳之漿料，注入石膏模製成生胚，經過 800oC/12 h 預燒結，去除分散劑並消除細小氧化鋁顆粒，生胚相對密度約62-66%。 　　所得生胚在高溫爐A、B真空氣氛下以不同條件進行燒結，A、B高溫爐皆為中度真空範圍 (1-10-3 mbar)，但因爐體大小差異，高溫爐A之爐體較大，真空度較差，高溫爐B之爐體較小，真空度較好，因此生胚燒結後結果不同。 實驗結果顯示，添加1000 ppm Mg2+ 之樣品以高溫爐A 1700oC 燒結能達到相對密度99 4%，高溫伴隨晶粒粗化，晶粒尺寸17 3 μm，本實驗所得最佳之直線透光率6 93%，硬度值16 26 GPa、破裂韌性3 25 MPa/m1/2。　　 　　高溫爐B之樣品經過1700oC燒結，純氧化鋁燒結體密度僅96 7%，添加Mg2+ 的燒結體密度提高至98 8%，純氧化鋁樣品晶粒尺寸為33 5 μm，添加Mg2+ 能夠抑制晶粒成長，晶粒縮減至10-12 μm，但當添加量由500 ppm增加至 2000 ppm抑制晶粒成長的效果並沒有明顯增加，因此添加Mg2+ 於結構當中，可同時抑制晶粒成長並在較低燒結溫度得到較緻密的燒結體，而樣品直線透光率因孔隙過多而低至2%，硬度值17-18 GPa、破裂韌性3 5-4 MPa/m1/2。

Date of Award	2017 Aug 16
Original language	Chinese
Supervisor	Chi-Yuen Huang (Supervisor)