《表1 不同烧结方法制备Al2O3陶瓷的优缺点及其结果对比》

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《氧化铝纳米晶陶瓷研究进展》

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两步烧结法具有操作简单、成本低、易于实现产业化等优点，被广泛用于制备纳米晶陶瓷。两步烧结法由Chen等[32]提出，他们采用此法制备了平均晶粒尺寸为60nm的Y2O3纳米晶陶瓷。两步烧结法首先将素坯以一定的升温速率升温至第一步烧结温度T1，不保温，然后降温至第二步烧结温度T2，保温一段时间t直至坯体完成致密化。素坯经过第一步T1不保温烧结后，获得中间相对密度，这时坯体内的气孔处于不稳定状态，趋于收缩。通过在第二步T2保温较长时间，使气孔排出，且不发生晶粒长大。这是因为第二步烧结阶段温度较低，晶界扩散被激活，实现致密化，而晶界迁移却被抑制，故不发生晶粒长大。第二步烧结阶段晶粒尺寸不长大的温度范围称为“动力学窗口”[32]。Hesabi等[33]对平均颗粒尺寸为150nm的α-Al2O3颗粒进行两步烧结，获得了平均晶粒尺寸为0.5μm、相对密度为98%的Al2O3纳米晶陶瓷。Li等[34]对平均颗粒尺寸为10nm的α-Al2O3纳米颗粒进行两步烧结，得到平均晶粒尺寸为70nm，相对密度为95%的Al2O3纳米晶陶瓷。Guo等[20]以平均颗粒尺寸为9nm且分散的α-Al2O3纳米颗粒为原料，通过两步烧结得到平均晶粒尺寸为55nm、相对密度为99.6%的Al2O3纳米晶陶瓷。Pu等[22]对平均颗粒尺寸为7.9nm、尺寸分布为4~14nm的α-Al2O3纳米颗粒进行两步烧结，得到平均晶粒尺寸为60nm、相对密度为99.5%的Al2O3纳米晶陶瓷。Cao等[35]分别对平均颗粒尺寸为62nm和16nm的α-Al2O3纳米颗粒进行两步烧结，二者表现出相似的烧结特性，得到平均晶粒尺寸为75nm、相对密度为99.5%的Al2O3纳米晶陶瓷。这是因为平均颗粒尺寸为62nm和平均颗粒尺寸为16nm的α-Al2O3纳米颗粒具有相似的平均晶粒尺寸（19nm），而具有相近的烧结活性。Cao等[36]以平均颗粒尺寸为4.5nm、尺寸分布为2~8nm的α-Al2O3纳米颗粒为原料，第一步烧结温度T1为1 100℃，不保温，第二步烧结温度T2为950℃，保温40h，制得平均晶粒尺寸仅36nm、相对密度为99.5%的Al2O3纳米晶陶瓷，如图2所示。这是到目前为止，获得的晶粒尺寸最小且完全致密的Al2O3纳米晶陶瓷。表1为不同烧结方法制备Al2O3陶瓷的优缺点及其结果对比。