中国粉体网讯 目前，冶炼稀有金属常用的是石墨坩埚，但在高温熔炼过程中，坩埚内壁易脱落而进入稀有金属中，影响金属品质，难以满足实际生产的要求。氧化镁熔点2800℃，力学性能优良，化学性质稳定，因此，氧化镁陶瓷坩埚具有优异的化学稳定性、抗氧化性和抵抗熔融金属侵蚀性，近年来在冶炼稀有金属方面得到重视。
此外，氧化镁陶瓷还是性能优良的透明陶瓷材料、泡沫陶瓷过滤材料、微波介质陶瓷材料及陶瓷芯型材料。
美中不足的是，氧化镁的热膨胀系数较大（（13～15）×10-6℃），导致其抗热震性能较差。
因此，改善氧化镁陶瓷高温性能特别是抗热震性，是进一步拓宽氧化镁应用需要解决的技术瓶颈。
稀土氧化物作添加剂
针对氧化镁陶瓷抗热震性差的问题，最常用的措施便是通过加入添加剂加以改善。
稀土氧化物作为常用添加剂，具有稳定性高、高温挥发性较弱、熔点和沸点高等优点，其对陶瓷材料的强度和韧性有较大程度的提升，且可降低烧结温度而降低生产成本，从而广泛应用于陶瓷材料的生产中。另外稀土氧化物主要分布在陶瓷的晶界处，从而阻碍晶粒长大细化晶粒，有利于致密结构的形成。
Nd2O3
狄玉丽等以微米级轻质氧化镁粉末为主要原料，Nd2O3作为添加剂，聚乙烯醇为粘结剂制备出氧化镁陶瓷。结果表明，氧化镁陶瓷的最佳烧结条件是压制压强为242MPa，烧结温度为1580℃；当Nd2O3添加量为8%时氧化镁的烧结性能最好，而当添加量为4%时氧化镁陶瓷的抗热震次数高达16次。
Y2O3
稀土氧化物Y2O3的熔点较高，电价高，半径大，极化能力强，化学性质活泼，常用于改善材料的显微结构和提高材料的高温性能。
薛宗伟等以高纯纳米氧化镁为主要原料，高纯纳米Y2O3粉为添加剂制备了氧化镁陶瓷试样，研究了氧化钇添加量（外加，质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%）和煅烧温度（1350℃、1450℃和1550℃）对氧化镁陶瓷性能的影响。结果表明：Y2O3与方镁石形成有限置换型固溶体，提高了烧结试样致密度； Y2O3抑制了烧结试样中方镁石晶粒生长； Y2O3通过第二相增韧和微裂纹增韧提高了氧化镁陶瓷的抗热震性。
La2O3
La2O3作为稀土氧化物可与其它陶瓷原料形成固溶体，使内部产生晶体缺陷，活化晶格，促进陶瓷材料的烧结。
于忞等以纳米氧化镁为主要原料，La2O3为添加剂制备出氧化镁陶瓷。结果表明： La2O3加入后可与氧化镁形成固溶体及一些不定形态物质，均匀分布在晶界处，减缓试样在热震时裂纹的尖端应力，阻碍裂纹延伸，有效提高氧化镁陶瓷的抗热震稳定性。
CeO2
郑博等采用轻质氧化镁粉末为原料，稀土CeO2为添加剂，聚乙烯醇为粘结剂，常压烧结法制备氧化镁陶瓷，研究了陶瓷烧结性能与抗热震性能的变化，在确定了氧化镁陶瓷的最佳烧结条件后，添加不同含量的稀土CeO2制备氧化镁陶瓷，陶瓷的抗热震性能得到较大程度提升。
ZrO2作添加剂
由于ZrO2发生马氏体相变（t-ZrO2转为m-ZrO2）时伴随体积和形状的变化，能吸收能量，减缓裂纹尖端应力的集中，阻止裂纹扩展，提高陶瓷的韧性。不少研究表明，加入ZrO2可以提高镁质材料的抗热震性或烧结性能。
赵志鹏等以高纯氧化镁粉为主原料，分别加入14%（ω）的m-ZrO2纳米粉、t-ZrO2纳米粉、c-ZrO2纳米粉为添加剂，经配料、成型、1550℃保温2h烧结制备氧化镁陶瓷试样，并研究加入不同晶型ZrO2纳米粉对氧化镁陶瓷的烧结性和抗热震性的影响。结果表明：加入的ZrO2弥散分布于方镁石晶粒晶界处，提高了试样的致密度；加入m-ZrO2的试样中，ZrO2与MgO形成了固溶体，活化了方镁石晶体的晶格，大幅度促进了试样的烧结, 且ZrO2以相变增韧和第二相增韧的复合增韧机制提高了抗热震性。加入t-ZrO2和c-ZrO2的试样中，ZrO2以第二相增韧机制提高了抗热震性。
Al2O3作添加剂
根据Al2O3和MgO的二元平衡相图，Al2O3和MgO在1000℃时生成具有熔点高、热膨胀小、导热系数低、热震稳定性好和抗渣蚀性强的镁铝尖晶石（MgAl2O4）材料，对于提高陶瓷材料的强度和抗热震性具有积极作用。
王蒙蒙等通过研究发现Al2O3的添加改善了MgO陶瓷的烧结性能。Al2O3与MgO反应生成起结合作用的MgAl2O4分布在MgO陶瓷晶粒的周围，使颗粒间结合紧密并填充孔隙，从而降低气孔率，提升致密度；Al2O3加入提高了MgO陶瓷的抗热震性，当Al2O3添加量为10%时，MgO陶瓷的抗热震性最好。
TiO2包覆氧化镁粉体
于忞等以纳米氧化镁、硫酸钛、氨水为原料，制备表面由TiO2前驱体包覆的纳米氧化镁粉体，以聚乙烯醇为结合剂，将样品压制成型。结果表明，烧后试样XRD图谱中钛酸镁相峰强逐渐增强，显微结构中钛酸镁的生成减缓试样在热震时裂纹的尖端应力，阻碍裂纹延伸，有效提高氧化镁陶瓷的抗热震稳定性。1550℃烧结试样的检测结果好于1450℃烧结试样，说明在较高温度下试样烧结更加完全，钛酸镁晶体生长更好，更有利于提高氧化镁陶瓷烧结与抗热震性能。
参考来源：
[1]狄玉丽等.烧结工艺及Nd2O3对氧化镁陶瓷烧结及抗热震性能的影响
[2]赵志鹏等.不同晶型ZrO2纳米粉对氧化镁陶瓷烧结和抗热震性的影响
[3]薛宗伟等.氧化钇对氧化镁陶瓷烧结和抗热震性能的影响
[4]于忞等.La2O3对氧化镁陶瓷烧结性能与抗热震性能的影响
[5]王蒙蒙等.Al2O3对MgO陶瓷微观结构和性能的影响
[6]郑博等.稀土CeO2对氧化镁陶瓷烧结性能和抗热震性能的影响
[7]于忞等.TiO2对氧化镁陶瓷烧结性能及抗热震性能的影响
