鈦酸鋁陶瓷屬斜方晶系擬板鈦礦型結晶。平均熱膨脹系數9.5X10-6/℃,是著名的熱膨脹系數較低的材料,鈦酸鋁在反復和長期的使用過程中不會出現失透現象,可以在較高溫度(1460℃)下使用,還可以很好的適應高溫下的氧化問題,因此具有廣闊的應用前景 ,但其煅燒時易裂,機械強度較差。
目前,鈦酸鋁合成方法主要有3種:
(1)Al2O3和TiO2粉末混合物,通過高溫煅燒發生固相反應的固相法;(2)金屬醇鹽或金屬鹽水解產物的液相法;(3)使用VCD等的氣相法。
固相法的合成制備工藝簡單、無需特殊的裝備,雖然不能達到高純超細,但是一種常見的制備方法;液相法可以制得純度高的超細鈦酸鋁粉末,但是工藝復雜;氣相法制得的粉末純度高、團聚少,粒徑分布范圍窄,化學反應時的氣氛容易控制,但是需要消耗大量的能量而且設備復雜。
(1)工藝條件對鈦酸鋁性能的影響
鈦酸鋁材料的性能,特別是強度,對燒結條件及起始粉末的特性是有很大的依賴性,一般可以發現,強度隨燒結溫度的升高而降低。
燒結時間對力學性能的影響取快于燒結溫度。在較低燒結溫度1300℃,強度傾向于隨時間而增加,這是由于密度隨細晶粒的生長而增加。當燒結溫度升高時,晶粒生長占支配地位,較大的顆粒尺寸導致強度隨燒結時間的增加而降低。
采用共沉淀、溶膠-凝膠工藝等化學方法制備的鈦酸鋁初始粉末,可制得強度高且不失其低膨脹性的鈦酸鋁燒結體。此外,對鈦酸鋁燒結體進行熱處理,也可明顯改善材料的性能。
(2)鈦酸鋁陶瓷的應用
鈦酸鋁陶瓷作為一種特有的優良抗熱震性、高耐火的無機非金屬材料,廣泛應用于冶金、熱工、機械、化工等領域,如汽車及其他工業廢氣用的催化載體,高溫下使用的熱交換器、熱電偶套管、汽車排氣管、高溫快燒窯具、連續鑄鋼用的儲水灌、熔融合金用的坩堝等。