
氧化铝陶瓷烧结时,晶体的核心变化是晶粒生长和致密化。简单来说,就是把松散的氧化铝粉末加热到高温,让晶体颗粒逐渐融合的过程。具体分为几个阶段:
1. 初期:颈部形成与生长。颗粒受热原子开始扩散,接触点首先形成“颈部”连接。此时晶粒主体未变,但坯体产生强度,并有少量收缩。
2. 中期:晶界移动与气孔细化。温度升高,晶粒通过晶界迁移开始长大,小晶粒被吞并。同时内部气孔沿晶界排出,材料变得致密,收缩明显。
3. 后期:闭孔排除与晶粒长大。大部分气孔被排除或缩小为孤立闭孔,晶粒继续长大。若温度过高或保温过长,会发生异常晶粒长大,少数大晶粒快速吞噬小晶粒,可能捕获气孔,反而降低性能。

氧化铝转化为致密、高强度的多晶陶瓷,主要晶相为α-Al₂O₃(刚玉)。性能关键取决于晶粒尺寸(细晶强化)和残留气孔率。
关键点:整个过程由表面能降低驱动。为了抑制有害的异常晶粒长大,常会添加MgO(氧化镁)等添加剂来调控晶界迁移速率。