中國粉體網訊 目前，冶煉稀有金屬常用的是石墨坩堝，但在高溫熔煉過程中，坩堝內壁易脫落而進入稀有金屬中，影響金屬品質，難以滿足實際生產的要求。氧化鎂熔點2800℃，力學性能優良，化學性質穩定，因此，氧化鎂陶瓷坩堝具有優異的化學穩定性、抗氧化性和抵抗熔融金屬侵蝕性，近年來在冶煉稀有金屬方面得到重視。
此外，氧化鎂陶瓷還是性能優良的透明陶瓷材料、泡沫陶瓷過濾材料、微波介質陶瓷材料及陶瓷芯型材料。
美中不足的是，氧化鎂的熱膨脹系數較大（（13～15）×10-6℃），導致其抗熱震性能較差。
因此，改善氧化鎂陶瓷高溫性能特別是抗熱震性，是進一步拓寬氧化鎂應用需要解決的技術瓶頸。
稀土氧化物作添加劑
針對氧化鎂陶瓷抗熱震性差的問題，最常用的措施便是通過加入添加劑加以改善。
稀土氧化物作為常用添加劑，具有穩定性高、高溫揮發性較弱、熔點和沸點高等優點，其對陶瓷材料的強度和韌性有較大程度的提升，且可降低燒結溫度而降低生產成本，從而廣泛應用于陶瓷材料的生產中。另外稀土氧化物主要分布在陶瓷的晶界處，從而阻礙晶粒長大細化晶粒，有利于致密結構的形成。
Nd2O3
狄玉麗等以微米級輕質氧化鎂粉末為主要原料，Nd2O3作為添加劑，聚乙烯醇為粘結劑制備出氧化鎂陶瓷。結果表明，氧化鎂陶瓷的最佳燒結條件是壓制壓強為242MPa，燒結溫度為1580℃；當Nd2O3添加量為8%時氧化鎂的燒結性能最好，而當添加量為4%時氧化鎂陶瓷的抗熱震次數高達16次。
Y2O3
稀土氧化物Y2O3的熔點較高，電價高，半徑大，極化能力強，化學性質活潑，常用于改善材料的顯微結構和提高材料的高溫性能。
薛宗偉等以高純納米氧化鎂為主要原料，高純納米Y2O3粉為添加劑制備了氧化鎂陶瓷試樣，研究了氧化釔添加量（外加，質量分數分別為0、1%、2%、3%和4%）和煅燒溫度（1350℃、1450℃和1550℃）對氧化鎂陶瓷性能的影響。結果表明：Y2O3與方鎂石形成有限置換型固溶體，提高了燒結試樣致密度； Y2O3抑制了燒結試樣中方鎂石晶粒生長； Y2O3通過第二相增韌和微裂紋增韌提高了氧化鎂陶瓷的抗熱震性。
La2O3
La2O3作為稀土氧化物可與其它陶瓷原料形成固溶體，使內部產生晶體缺陷，活化晶格，促進陶瓷材料的燒結。
于忞等以納米氧化鎂為主要原料，La2O3為添加劑制備出氧化鎂陶瓷。結果表明： La2O3加入后可與氧化鎂形成固溶體及一些不定形態物質，均勻分布在晶界處，減緩試樣在熱震時裂紋的尖端應力，阻礙裂紋延伸，有效提高氧化鎂陶瓷的抗熱震穩定性。
CeO2
鄭博等采用輕質氧化鎂粉末為原料，稀土CeO2為添加劑，聚乙烯醇為粘結劑，常壓燒結法制備氧化鎂陶瓷，研究了陶瓷燒結性能與抗熱震性能的變化，在確定了氧化鎂陶瓷的最佳燒結條件后，添加不同含量的稀土CeO2制備氧化鎂陶瓷，陶瓷的抗熱震性能得到較大程度提升。
ZrO2作添加劑
由于ZrO2發生馬氏體相變（t-ZrO2轉為m-ZrO2）時伴隨體積和形狀的變化，能吸收能量，減緩裂紋尖端應力的集中，阻止裂紋擴展，提高陶瓷的韌性。不少研究表明，加入ZrO2可以提高鎂質材料的抗熱震性或燒結性能。
趙志鵬等以高純氧化鎂粉為主原料，分別加入14%（ω）的m-ZrO2納米粉、t-ZrO2納米粉、c-ZrO2納米粉為添加劑，經配料、成型、1550℃保溫2h燒結制備氧化鎂陶瓷試樣，并研究加入不同晶型ZrO2納米粉對氧化鎂陶瓷的燒結性和抗熱震性的影響。結果表明：加入的ZrO2彌散分布于方鎂石晶粒晶界處，提高了試樣的致密度；加入m-ZrO2的試樣中，ZrO2與MgO形成了固溶體，活化了方鎂石晶體的晶格，大幅度促進了試樣的燒結, 且ZrO2以相變增韌和第二相增韌的復合增韌機制提高了抗熱震性。加入t-ZrO2和c-ZrO2的試樣中，ZrO2以第二相增韌機制提高了抗熱震性。
Al2O3作添加劑
根據Al2O3和MgO的二元平衡相圖，Al2O3和MgO在1000℃時生成具有熔點高、熱膨脹小、導熱系數低、熱震穩定性好和抗渣蝕性強的鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）材料，對于提高陶瓷材料的強度和抗熱震性具有積極作用。
王蒙蒙等通過研究發現Al2O3的添加改善了MgO陶瓷的燒結性能。Al2O3與MgO反應生成起結合作用的MgAl2O4分布在MgO陶瓷晶粒的周圍，使顆粒間結合緊密并填充孔隙，從而降低氣孔率，提升致密度；Al2O3加入提高了MgO陶瓷的抗熱震性，當Al2O3添加量為10%時，MgO陶瓷的抗熱震性最好。
TiO2包覆氧化鎂粉體
于忞等以納米氧化鎂、硫酸鈦、氨水為原料，制備表面由TiO2前驅體包覆的納米氧化鎂粉體，以聚乙烯醇為結合劑，將樣品壓制成型。結果表明，燒后試樣XRD圖譜中鈦酸鎂相峰強逐漸增強，顯微結構中鈦酸鎂的生成減緩試樣在熱震時裂紋的尖端應力，阻礙裂紋延伸，有效提高氧化鎂陶瓷的抗熱震穩定性。1550℃燒結試樣的檢測結果好于1450℃燒結試樣，說明在較高溫度下試樣燒結更加完全，鈦酸鎂晶體生長更好，更有利于提高氧化鎂陶瓷燒結與抗熱震性能。
參考來源：
[1]狄玉麗等.燒結工藝及Nd2O3對氧化鎂陶瓷燒結及抗熱震性能的影響
[2]趙志鵬等.不同晶型ZrO2納米粉對氧化鎂陶瓷燒結和抗熱震性的影響
[3]薛宗偉等.氧化釔對氧化鎂陶瓷燒結和抗熱震性能的影響
[4]于忞等.La2O3對氧化鎂陶瓷燒結性能與抗熱震性能的影響
[5]王蒙蒙等.Al2O3對MgO陶瓷微觀結構和性能的影響
[6]鄭博等.稀土CeO2對氧化鎂陶瓷燒結性能和抗熱震性能的影響
[7]于忞等.TiO2對氧化鎂陶瓷燒結性能及抗熱震性能的影響
