观测即优化：利用热收缩实时反馈调控陶瓷烧结进程-天津中环电炉股份有限公司

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观测即优化：利用热收缩实时反馈调控陶瓷烧结进程

上海硅酸盐研究所王士维教授课题组团队在《Journal of Advanced Ceramics》上发表了论文。本研究利用改性低分子量聚丙烯酸作为分散剂，通过自发凝固注模技术制备高性能氧化铝陶瓷。

2025-12-30

DOI：10.26599/JAC.2025.9221161

上海硅酸盐研究所王士维教授课题组团队在《Journal of Advanced Ceramics》上发表了题为“Modified low molecular weight polyacrylic acid as a dispersant for spontaneous coagulation casting of alumina ceramics”的论文。本研究利用改性低分子量聚丙烯酸作为分散剂，通过自发凝固注模技术制备高性能氧化铝陶瓷。并借助本公司自主研发的可视化高温形变仪(TA-Z16AB-2G)，对氧化铝陶瓷的热收缩情况进行实时观察与记录。

研究背景

半导体制造和国防领域对大尺寸、复杂形状的先进陶瓷部件需求显著增长，要求高可靠、高密度、高性能且成本可控。成型工艺作为关键步骤，直接影响生坯的粉末堆积密度与微观结构均匀性，也为研究陶瓷最终性能与烧结行为提供理论依据。

研究方法

1、脱脂：升温速率1℃/min升温至800℃，保2h。

2、烧结：空气气氛下，1500℃烧结3h。利用高温变形可视分析仪对氧化铝坯体的热收缩率进行了优化。

胚体与陶瓷性能

1、线性收缩：在相同条件下，Ceramic M-PA的线性收缩率(14.2%)略高于 Ceramic Ib(13.9%)和 Ceramic PA(13.6%)。

2、相对密度：1550°C烧结后，Ceramic M-PA 的相对密度最高（98.7%），Ceramic Ib 最低（98.1%）。论文将此归因于 slurry M-PA 浆料粘度更低，有利于气泡排出和颗粒均匀排列。

3、M-PA 的引入使制备固含量更高（58 vol%）浆料成为可能，这直接带来了坯体密度提升和烧结温度降低的双重效益，对节能和性能控制具有实际意义。

结论

采用M-PA制备的氧化铝陶瓷具有更优的烧结致密性、更均匀的微观结构与更佳的力学性能：

◆ 1550°C烧结后相对密度98.7%，弯曲强度583 MPa

◆ 58 vol%浆料坯体在1500°C烧结可获得98.9%相对密度与17.8 GPa硬度

M-PA的使用扩展了SCC技术的适用范围，为高性能、低烧结温度氧化铝陶瓷的制备提供了新策略。

中环电炉设备

可视化高温形变分析仪，光学非接触法测量材料烧结过程膨胀收缩。材料在变温过程中形状、尺寸及物态变化在线实时观测，并通过智能化数据采集与图像处理系统给出直观、准确的数据及图形报告，产品性能与国际同类产品相当，处于国内领先水平?？墒踊呶滦伪浞治鲆怯糜诓牧涎蟹⒂胫圃欤兄诰分贫ú牧仙战峁ひ栈蛉却砉ひ?，提高产品质量，降低生产成本。

主要功能

◆ 高温测试：最高使用温度1600℃/2000℃

◆ 实时动态测量烧结过程中收缩形变：非接触测量和记录样品烧结过程中高度、宽度和面积随温度变化曲线

◆ 判断各特征温度：烧结点、软化点、球化、半球化、熔点