陶瓷燒制離不開的“助熔劑”：氧化鎂如何讓瓷器更堅韌？

點擊數(shù)：362025-09-09 16:02:29　來源: 氧化鎂|碳酸鎂|輕質(zhì)氧化鎂|河北鎂神科技股份有限公司

　　氧化鎂作為陶瓷助熔劑提升瓷器堅韌度的機制，主要通過降低燒成溫度、優(yōu)化顯微結(jié)構(gòu)、抑制裂紋擴展三個核心途徑實現(xiàn)，具體如下：

　　一、降低燒成溫度，促進均勻燒結(jié)與致密化

　　陶瓷原料的主要成分為硅酸鹽，其熔融溫度較高。氧化鎂作為助熔劑，通過以下方式降低燒成溫度并優(yōu)化燒結(jié)過程：

　　形成低熔點共熔體：氧化鎂與石英、長石中的堿金屬氧化物等反應(yīng)，生成低熔點的鎂硅酸鹽共熔體。這些共熔體在較低溫度下熔融，填充陶瓷顆粒間的孔隙，促進顆粒緊密堆積，減少氣孔率。

　　抑制晶粒過度生長：傳統(tǒng)陶瓷燒成中，高溫易導致石英、長石晶粒粗化，引發(fā)結(jié)構(gòu)缺陷。氧化鎂通過吸附在晶粒表面，阻礙其異常生長，使顯微結(jié)構(gòu)更均勻，避免局部應(yīng)力集中導致的脆性斷裂。

　　二、優(yōu)化顯微結(jié)構(gòu)，提升界面結(jié)合強度

　　陶瓷的堅韌度取決于晶相、玻璃相的分布及界面結(jié)合狀態(tài)。氧化鎂通過調(diào)控顯微結(jié)構(gòu)，增強陶瓷內(nèi)部的“協(xié)同承載能力”：

　　引入鎂鋁尖晶石相：在含氧化鋁的陶瓷配方中，氧化鎂與Al?O?反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石。尖晶石相具有高硬度和良好的斷裂韌性，且與基體的熱膨脹系數(shù)匹配性好，可通過“釘扎效應(yīng)”增強晶相間的結(jié)合力，減少界面開裂風險。

　　細化玻璃相網(wǎng)絡(luò)：陶瓷中的玻璃相起粘結(jié)作用，但其脆性較高。氧化鎂可降低玻璃相的粘度，使其在冷卻過程中均勻分布于晶相間隙，形成連續(xù)且薄的玻璃相膜，避免傳統(tǒng)厚玻璃相層導致的裂紋快速擴展。

　　三、抑制裂紋擴展，發(fā)揮“增韌補強”作用

　　陶瓷的脆性本質(zhì)是裂紋尖端應(yīng)力集中導致的快速斷裂，氧化鎂通過以下機制抑制裂紋擴展，提升斷裂韌性：

　　裂紋偏轉(zhuǎn)與橋聯(lián)：當裂紋遇到氧化鎂衍生的高硬度相時，會發(fā)生路徑偏轉(zhuǎn)或被晶相“橋聯(lián)”，消耗斷裂能量，使裂紋擴展阻力增大。

　　微裂紋增韌：氧化鎂在燒結(jié)冷卻過程中，因熱膨脹系數(shù)與基體存在微小差異，會在局部產(chǎn)生無害微裂紋。當主裂紋擴展時，微裂紋可吸收能量并改變主裂紋方向，延緩宏觀斷裂。

　　四、實際應(yīng)用中的效果驗證

　　日用陶瓷：添加3%~5%氧化鎂，可使瓷器的抗彎強度從80~100 MPa提升至120~150 MPa，熱震穩(wěn)定性從10~15次提升至20~30次，不易因溫度變化開裂。

　　結(jié)構(gòu)陶瓷：在氧化鋁陶瓷中引入10%~15%氧化鎂，斷裂韌性從3 MPa·m1/2提升至4~5 MPa·m1/2，可用于制造耐磨零件。

　　電子陶瓷：氧化鎂優(yōu)化的顯微結(jié)構(gòu)可降低介電損耗，同時提升機械強度。

　　總結(jié)

　　氧化鎂作為陶瓷助熔劑，通過降低燒成溫度實現(xiàn)致密化、調(diào)控顯微結(jié)構(gòu)增強界面結(jié)合、抑制裂紋擴展提升斷裂韌性三大機制，從根本上改善陶瓷的脆性，使其兼具“高強度”與“高韌性”。其作用本質(zhì)是通過化學與物理協(xié)同效應(yīng)，將傳統(tǒng)陶瓷的“剛性堆砌結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)化為“協(xié)同承載結(jié)構(gòu)”，因此成為提升瓷器堅韌度的關(guān)鍵助劑。