氧化铝纳米粉对耐火材料力学性能和烧结性能的影响？超细纳米氧化铝1.对机械性能的影响

　　纳米材料具有以下优异性能:粒径小、比表面积大、化学活性高，可以显著提高材料的烧结致密化程度，节约能源。在耐火材料中加入一定量的纳米粉体会显著提高材料的强度和韧性，耐火材料的其他性能也会得到很大的改善。一般认为纳米粉体对耐火材料力学性能的影响因素如下:

　　(1)晶粒细化因素。在耐火材料中加入纳米粉体可以抑制基体颗粒的生长，使显微结构均匀，提高材料的力学性能。超细纳米氧化铝(2)微观结构因素。在微米系统中，微米尺寸的二相粒子分布在基体的晶界上。在微纳米复合材料中，除了一定量的纳米颗粒仍在基体的晶界上，大部分纳米颗粒在基体中形成内晶结构。内部晶体结构的形成对材料的力学性能有以下影响:①残余应力引起裂纹偏转或裂纹钉扎以提高材料的断裂功，从而提高材料的韧性；②微米颗粒潜在的纳米化。“晶内”结构的形成导致基体中存在大量亚晶界和潜在的微裂纹，亚晶界的形成使基体更加细化，这是材料强度进一步提高的主要原因之一。(3)纳米效应有利于诱发穿晶断裂。一方面，穿晶断裂是由纳米颗粒在晶体中的钉扎作用诱发的，它强化了基体的主晶界；另一方面，晶内纳米颗粒引起的基体颗粒的纳米效应。上述效应的结果是强化了主晶界，主裂纹沿基体晶粒而不是微米基体晶界扩展。晶粒中纳米颗粒附近的残余应力场会使裂纹偏转并钉扎，从而使裂纹扩展路径非常曲折、复杂，并在许多地方被堵塞。因此，认为诱发穿晶断裂是材料强韧化的重要因素。超细纳米氧化铝虽然纳米粉体在耐火材料领域的应用是超细粉体在耐火材料领域应用的延伸，但这方面的报道很少，需要进一步研究。对于不定型耐火材料，应重点研究纳米粉体的团聚、尺寸、形状和流变特性。应研究纳米粉体的表面活性和尺寸效应对成型耐火材料烧结性和力学性能的影响。

　　2.烧结性能的影响

　　纳米粉末巨大的比表面积意味着作为粉末烧结驱动力的表面能急剧增加，导致扩散速率增加，扩散路径减少。在有化学反应的烧结过程中，颗粒的接触面增大，增加了反应几率，加快了反应速率。这些都导致烧结活化能降低，整体烧结速度加快，烧结温度降低，烧结时间缩短。但整个烧结过程即再结晶过程中的晶粒长大也会加快，而烧结温度的降低和烧结时间的缩短会减缓再结晶过程。有必要重新认识和研究这些相互促进和制约因素的作用，以建立适合纳米颗粒烧结的动力学。

　　纳米颗粒的熔点、开始烧结温度和晶化温度远低于普通粉末。纳米粒子体积小，表面自由能高，原子比表面多。这些表面原子配位不完全，活性高，体积比块体材料小得多，使得纳米粒子熔化所需的新增内能很小，熔点急剧下降。在烧结过程中，高界面可以成为原子运动的驱动力，有利于界面空穴的收缩和空位团簇的泛滥。所以低温烧结可以使其致密，也就是烧结温度低。