Grazie a proprietà eccezionali quali elevata durezza, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione ed eccellente isolamento elettrico,ceramiche di alluminasono noti come materiali di base ad alte prestazioni nel settore della produzione avanzata. Essendo un processo critico che determina le prestazioni e i costi del prodotto, la sua tecnologia di sinterizzazione ha a lungo attirato una vasta attenzione in tutto il settore.
Nell'ambito dei processi di sinterizzazione tradizionali, la sinterizzazione senza pressione e la sinterizzazione a caldo rimangono attualmente i metodi principali per la produzione su larga scala.
La sinterizzazione senza pressione presenta attrezzature semplici e costi contenuti, pertanto è ampiamente adottata nella produzione convenzionaleceramica di alluminaProdotti come isolanti e componenti resistenti all'usura. Il processo densifica materie prime in polvere ad un'alta temperatura compresa tra 1600℃ e 1800℃. Sebbene possa soddisfare le esigenze di base delle industrie in generale, presenta degli svantaggi, tra cui la crescita di grani grossolani causata dalle temperature ultra-elevate e l'eccessivo consumo di energia. Il solo consumo energetico rappresenta il 20%-30% del costo totale del prodotto.
Combinando alta temperatura con pressione uniassiale, la sinterizzazione a caldo abbassa la temperatura di sinterizzazione a circa 1500℃ e inibisce efficacemente la crescita dei grani. Il preparatoceramiche di alluminaQuesti materiali vantano un'elevata densità e una resistenza alla flessione che raggiunge i 700 MPa, caratteristiche che li rendono adatti ad applicazioni ad alte prestazioni e a basso volume, come utensili da taglio di precisione e componenti aerospaziali. Tuttavia, a causa dell'usura elevata degli stampi e della bassa efficienza produttiva, questo metodo non può essere diffuso per la produzione di massa su larga scala.
Per superare i limiti dei processi tradizionali, negli ultimi anni gli istituti di ricerca scientifica e le imprese cinesi hanno intensificato gli sforzi di ricerca e sviluppo sulle tecnologie di sinterizzazione avanzate. Tecniche all'avanguardia come la sinterizzazione a microonde, la sinterizzazione al plasma a scintilla (SPS) e la pressatura isostatica a caldo (HIP) hanno gradualmente trovato applicazione industriale.
La sinterizzazione a microonde realizza il riscaldamento interno integrale della ceramica tramite un campo a microonde, con una velocità di riscaldamento che raggiunge i 50 °C al minuto. Rispetto ai metodi convenzionali, la temperatura di sinterizzazione è ridotta di 100-150 °C e il consumo energetico è diminuito del 30-50%. Allo stesso tempo, i prodotti finiti presentano una struttura granulare uniforme e una maggiore trasmissione della luce. Questa tecnologia è ora ampiamente applicata in settori quali la ceramica trasparente e i substrati elettronici.
La sinterizzazione al plasma a scintilla attiva le superfici delle particelle tramite un plasma generato da corrente elettrica pulsata, consentendo una rapida densificazione. Quando la polvere di nanoallumina viene lavorata con questa tecnica, è possibile ottenere prodotti ceramici con una densità relativa del 99,5% a soli 1140 °C, con una trasmittanza luminosa del 71%. Ciò rappresenta un percorso tecnico efficiente per la fabbricazione di nanoceramiche.
Gli esperti del settore affermano che la tecnologia di sinterizzazione diceramiche di alluminasi sta progredendo verso il risparmio energetico, la raffinazione e la diversificazione. In futuro, ciò promuoverà ulteriormente l'integrazione di molteplici processi, ottimizzerà i costi delle apparecchiature e supererà i colli di bottiglia della sinterizzazione per prodotti di grandi dimensioni e di forma complessa. Allo stesso tempo, grazie al profondo effetto sinergico delle nanotecnologie e degli additivi, nonché al sostegno politico per i nuovi materiali avanzati, le ceramiche di allumina troveranno applicazioni più ampie in settori emergenti come il packaging dei semiconduttori, gli impianti medicali e il calcolo quantistico, fornendo un supporto cruciale per l'ammodernamento dell'industria manifatturiera di fascia alta cinese.
