高纯纳米氧化铝在陶瓷增韧上的应用

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一、高纯纳米氧化铝陶瓷的功能

从结构陶瓷的角度看，纳米氧化铝精细陶瓷可分为耐磨部件、结构部件、耐火部件、载体、耐酸部件、绝缘部件等等。

从功能方面看，高纯纳米氧化铝陶瓷具有电学、光学、化学、生物、吸声、热学、力学等多种功能，主要应用领域如下：

集成电路基片、封装、火花塞、Na-S电池固体电解质。
（用4N高纯纳米氧化铝造粒粉，VK-L05C）

光学功能 高压钠蒸气灯发光管、激光器材料，传感器。
（用5N高纯纳米氧化铝VK-L100G）

化学功能 控制化学反应，净化排出气体，催化剂载体、耐腐蚀材料、固酶载体。

生物体功能 人工骨骼，人工牙根，（用5N高纯纳米氧化铝VK-L100G）

热学功能 耐热，隔热结构材料

力学功能 研磨材料、切削材料，轴承、精密机械零部件。

二、高纯纳米氧化铝精细陶瓷的应用

以纳米氧化铝为主要原料制得的纳米氧化铝精细陶瓷，因具有多种功能，在高科技术领域及许多行业中已得到应用，本文简要介绍如下：

1、在电子工业中的应用

（1）多芯片式封装用陶瓷多层基板：封装用的纳米氧化铝陶瓷多层基板的制造方法有厚膜印刷法、生坯叠片法、生坯印刷法、厚薄膜混合法等四种。

（2）高压钠灯发光管：由多晶不透明的高纯纳米氧化铝（VK-L100G，99.999%）所形成的纳米氧化铝透明体，应用于高压钠灯发光管，照明效率为水银灯的两倍，从而开拓了提高照明效率的新途径。
透明高纯纳米氧化铝精细陶瓷不仅能透光，而且具有耐高温、耐腐蚀、高绝缘、高强度、介质损耗小等性能，是一种优良的光学陶瓷，还可作微波炉窗等。

（3）纳米氧化铝陶瓷传感器：用高纯纳米氧化铝（VK-L100G）陶瓷的晶粒、晶界、气孔等结构特征和特性作敏感元件，用于高温和含腐蚀性气体的环境中，使检测、控制的信息准确而迅速。
从应用的类型看，有温度、气体、温度等传感器。

2、生物纳米高纯氧化铝（VK-L100G）陶瓷

高纯氧化铝多晶作为生物功能材料并应用于人体是1969年，高纯氧化铝精细陶瓷用于医学工程的有单晶体和烧结的多晶体两种。
现在，美国、西德、瑞士和荷兰都在广泛地使用多晶高纯纳米氧化铝制作人造牙和人造骨，医学用材料主要是高纯纳米氧化铝，用于牙根、关节，纳米氧化铝精细陶瓷与人体组织液的接触角是最接近人体牙的材料。
迄今用于医学工程中的生物陶瓷有20余种，高纯纳米氧化铝是用得最多的一种。

3、纳米氧化铝（VK-L05C）陶瓷刀具

纳米氧化铝的硬度（Hr）为2700~3000，杨氏模量（kg/mm2）35000~41000。
导热系数0.75~1.35×103J/m·h·℃，热膨胀系数8.5×10-6/℃（室温~1000℃）。
人们在利用这些特性的同时，又开发了Al2O3~TiO2，Al2O3-ZrO2系陶瓷，以改善纳米氧化铝陶瓷刀具的韧性和耐热冲击性，适应高速切削的需要。

Al2O3的粒度组成在烧结过程中纳米氧化铝晶粒度的控制是决定刀具质量的重要环节，若采用高温等静压烧结（HIP），可使晶粒度为0.3~0.5微米。
纳米氧化铝刀具的抗折强度可提高到900~1000MPa。