[发明专利]高挠曲强度烧结氧化铝制品及其制备工艺

说明书

本发明涉及高挠曲强度烧结氧化铝制品及其制备工艺，尤其涉及一种烧结氧化铝制品，它具有极高的挠曲强度并可用作高可靠性的电子材料，建筑材料及医学材料，以及其在常压下烧结的制备工艺。

一种普通烧结氧化铝制品的挠曲强度很低，只有2000～4000kg/cm²，其制备方法是将刚玉（Al₂O₃）粉末在预制模中成型然后在常压下烧结该预成型坯件。

另一种在高压下烧结预成型坯件而得的普通烧结氧化铝制品的挠曲强度提高到6000～8000k歇/cm²，但这种高压烧结过程十分昂贵，因此所得的烧结氧化物制品价格很高。此外，高压烧结过程限制了烧结制品的形状。

目前实际应用的是一种烧结铁氧体制品，其中的烧结铁氧体粒子定向排列。这种铁氧体粒子的定向排列可形成一种各向异性磁体，但却不是一种高强度制品。这种烧结铁氧体制品的制备方法是利用刮刀法或压延法将铁氧体的片状晶体颗粒成型为晶体条带，再将这些条带互相重叠后进行烧结。由于铁氧体片状晶体颗粒极易用铁氧体团块研磨而得，因而具有定向烧结铁氧体的制品也很容易制得。

但是，利用研磨法来制备片状刚玉晶体颗粒却非常困难，因而具有定向烧结刚玉的制品也很难制得。根据日本已审定的专利公报No.37-7750中公开的方法，片状刚玉晶体颗粒可用液热处理氧化铝粒子或氢氧化铝粒子来制取。其方法是先在100°～300℃温度和20～100大气压下制得一水软铝石（AlOOH）粒子，再在200大气压或更高的压力下在350℃或更高温度的水或碱性水溶液中对AlOOH粒子作进一步热液处理。在上述方法，在200大气压或更高的高压下处理可制得刚玉粒子，但这种高压使所得的片状刚玉晶体颗粒具有1μm或更厚的厚度，此外，在预期的制品中这种过厚的粒子很难定向。

在另一种方法中，用干法热处理氧化铝粒子或氢氧化铝粒子来制得片状刚玉晶体颗粒，但此法获得的大粒子尺寸为10μm或更大，因而很难将这些粒子牢固结合在一起。

本发明的目的之一是提供一种比普通高压烧结法制得的烧结氧化铝制品挠曲强度更高的烧结氧化铝制品以及一种低成本的在常压下进行的烧结制备工艺。

本发明的另一个目的是提供一种形状无限制的高挠曲强度烧结氧化铝制品及其制备工艺，这种工艺可在不限制制品形状条件下方便地实施。

上述目的可由本发明工艺制备的烧结氧化铝制品来达到。

本发明的烧结氧化铝制品中含有烧结片状刚玉晶体颗粒，这些颗粒都具有两个平行的解理面并相互聚集和结合在一起，其结合方式使得这些相互聚集的片状刚玉晶体颗粒的解理面基本上互相平行。

本发明的工艺包括以下步骤：

将具有两个平行解理面的片状刚玉结晶颗粒在预制模中成型以得到预成型坯件，此坯件中的片状刚玉结晶颗粒相合聚集和结合在一起，其结合方式使得这些相互聚集的片状刚玉晶体颗粒的解理面基本上互相平行;然后将所得预成型坯件在1500℃或更高的温度及常压下烧结。

附图简要说明

图1示出适用于本发明的片状刚玉晶体颗粒;

图2示出本发明的烧结氧化铝制品的实施例，其中很多片状刚玉晶体颗粒相互聚集和结合;

图3示出本发明的烧结氧化铝制品的实施例的X射线衍射图。

优选实施例的描述

本发明的烧结氧化铝制品中含有很多片状刚玉（Al₂O₃）晶体颗粒，这些颗粒都具有两个解理面并与晶体的轴面平行。制品中的片状刚玉晶体颗粒相互聚集和结合，其结合方式使得这些相互聚集的片状晶体颗粒基本上互相平行。即在烧结制品中的片状晶体颗粒处于定向排列状态。

烧结氧化铝制品中片状刚玉晶体颗粒的取向程度可从X射线衍射图来决定，取向程度在30%或以上较好，40%或以上则更好。

本发明的烧结氧化铝制品的制备方法是将具有两个平行解理面的片状刚玉结晶颗粒在预制模中成型以得到预成型坯件，此坯件中的片状刚玉结晶颗粒相互聚集，其聚集方式使得聚集的片状刚玉结晶颗粒的解理面基本上相互平行。然后将所得的预成型坯件在1500℃或以上，最好在1500℃～1900℃温度及常压下烧结以使聚集的片状刚玉结晶颗粒相互紧密结合。

片状刚玉结晶颗粒的轴面的主晶轴长最好在0.05～10μm之间，而厚度为0.01～1μm。