Az alumínium-oxid kerámia tulajdonságai
Az alumínium-oxid kerámia szerkezete korundtípushoz tartozik, amelynek jellemzői az ionos kötés, és ezáltal a csúszási rendszer sokkal kevesebb, mint a fémeknél, ami bizonyos szilárdság és plaszticitás hiányához vezet. Ezért a törésállóság alacsony, ami nagymértékben korlátozza az alumínium-oxid kerámiák széles körű alkalmazását. Tehát melyek az alumínium-oxid kerámia fő keményítő módszerei?
1 、 A lamelláris szerkezet edző
A természetes anyagok, például a bambusz és a héj rétegelt felépítésük miatt jó átfogó tulajdonságokkal rendelkeznek. Az emberek ihletet nyernek ezekből a természetes struktúrákból. A bionikus szerkezet felhasználásával az emberek inspirálják a kerámia anyagok törékenységét és szilárdságát.
A rétegelt kompozit kerámia anyagok többrétegű anyagokból állnak. Az egyes rétegek rugalmassági modulusa és lineáris tágulási tényezője különbözik, ami a rétegek közötti makrofeszültséghez és a felület nyomófeszültségéhez vezet.A külső erő hatására a deformációs energia felszívódhat maximális mértékben, és a repedés elfordulhat, és többször elfordulhat az interfész mentén.Ennek érdekében, hogy javítsuk a felület tulajdonságait és az általános szilárdságot.
Például az alumínium-oxid / Ni rétegelt kerámia esetében a nikkel lineáris tágulási koefficiense körülbelül) az alumínium-oxidhoz képest, amely feszültséget okoz az alumínium-oxid rétegben, és nagy repedés-elhajlási képességgel rendelkezik, tehát az anyag jobb szilárdságú.
A lamellás kerámia egy új típusú anyag, széles látószöggel, de fő hátránya, hogy a gyenge réteg csökkenti az anyag szilárdságát, és a közbenső réteg irányával párhuzamos és merőleges tulajdonságok meglehetősen eltérőek, anizotrópiát mutatva. Tehát az ipar szakértői előterjesztették azt az ötletet, amely szerint az erős réteg felhasználható a ZTA / alumínium-oxid erős réteg előállítására. Az ütési szilárdság meghaladja a 10 mpa / m2 / 2-et, ami 2,8-szorosa a ZTA-anyagnak és 5,6-szorosa az alumínium-oxid-kerámianak. Egyes tudósok számítógépesen szimulálták a laminált kompozit kerámiát, és megállapították, hogy ha a puha réteg anyaga is túl nagy magas vagy túl alacsony, az általános szilárdság csökken, és ha a kemény réteg vastagságának a lágyréteg vastagságához és a rugalmassági modulushoz viszonyított aránya megnő, a kemény réteg egyenletessége javíthatja a kerámia szilárdságát. Ez némi kutatási ötletek és optimalizálási megközelítések a rétegelt edzett kerámiákhoz.
2 pos Szálas kompozit edzés
Az eredmények azt mutatják, hogy a folyamatos szál edzési hatékonysága magasabb, mint más edzési eljárásoké, és ez a kerámia sorozat eddig a legnagyobb szilárdsága, amely elérheti a 20 mpa.m1 / 2 értéket, tehát ez egy nagyon hatékony módszer a javításra. a kerámia anyagok törékenysége.
Ebben a módszerben a nagy szilárdságú és rugalmassági modulusú szálakat eloszlatják a kerámia mátrixban. A külső erő hatására a kompozit terhelésének egy részét a rost viseli, hogy maga a mátrix terhelése csökkenjen. ha a rost szilárdsága a mátrixban nagyobb, mint a szilárdsága, akkor a rost kihúzódik.Ezen túlmenően ezek a szálak repedéshidat képeznek és alakváltozást mutatnak a mátrixban, hogy megakadályozzák a repedés növekedését.A három edzési mechanizmus együttesen javítja a kerámia szilárdságát. anyagokat.
Jelenleg az alumínium-oxid kerámiában használt szálak elsősorban szénszál, szilícium-karbid rost, alumínium-szilikát szálak és így tovább.Megtalálható, hogy az edző hatás javítható a hosszúság és az átmérő arányának növelésével.Rost formájában, a háromdimenziós szálakkal a szálak jobban kikeményítik a hatást.A szálakhoz hasonlóan sok az aluminium-oxid kerámia is fésült az evőeszközökkel, és a hatás nagyon jó.Mivel a pofaszakállók rövid szálak, egykristályos szerkezetűek és nagyon kis átmérőjűek (általában kevesebb kevesebb kristályhibával rendelkezik, az atomok rendkívül rendben vannak elrendezve, szilárdsága közel áll a szomszédos atomok közötti kötési erő elméleti értékéhez.Az elmélet és a gyakorlat azt bizonyítja, hogy javíthatja a kerámia szilárdságát.Ha szilícium-karbid az (alumínium-oxid) alapú kerámiákba (a térfogat-arány 20% -30% -ig terjedő) a pofaszakállt bejuttatják, a szegmens szilárdsága elérheti a 8-8,5 mpa.m1 / 2 értéket.
A pofaszakító edzés mechanizmusa nemcsak a kihúzás, a repedés alakváltozása, a repedések áthidalása és rögzítése, hanem a nagy szilárdság is. Ezért az elméletben az erősség növelése, a rugalmassági modulus csökkentése és a pofaszakasz oldalarányának növelése javíthatja az edzési hatást. .A rostokkal és az habverővel edzett alumínium-oxid kerámiák hátránya, hogy nehéz biztosítani a keverés egységességét.
3 、 Önkeményítő
Az úgynevezett önkeményítő edzett és megerősített fázisok növekedése bizonyos technológiai feltételek mellett. Bizonyos mértékig kiküszöböli a mátrix fázis és az edzett fázis közötti fizikai vagy kémiai összeférhetetlenséget, és biztosítja a mátrix fázis és a mátrix fázisának termodinamikai stabilitását. edzett fázis.
Az alumínium-oxid kerámiák vonatkozásában az alumínium-oxid kerámiák törékenységének leküzdésére irányuló kutatás középpontjában az alumínium-oxid különféle növekedési szemcsékkel való edzése van. A fő mechanizmus az alumínium-oxid szemcsék növekedési irányának technológiai intézkedésekkel történő ellenőrzése, hogy rúd alakúvá és hosszú oszlop alakú, néhány kristályfelület mentén, amely hasonló szerepet játszik az ostor megkeményítésében.Külső terhelés esetén a repedési farok áthidaló módot alkot, és az alumínium-oxid anizotróp növekedése kihúzást, repedés alakváltozást és egyéb edzési mechanizmusokat is eredményez, amely javítja a teljes alumínium-oxid kerámia szilárdságát.
4 、 Fázisátalakítás edzés
Ez egyfajta edző formula, amelyet korábban és széles körben tanulmányoztak. Mesterségesen nagyszámú rendkívül finom repedést hoz létre az anyagban az energia felszívására és a repedések növekedésének megakadályozására. Legtöbbjük a ZrO2 és a ZTA martenzites transzformációjára összpontosít, A ZTM és más kerámia anyagok sikeresek. A ZrO2 diszpergálódik az alumínium-oxid mátrixban, mivel eltérő lineáris tágulási koefficienseik miatt a ZrO2 részecskék kompressziós feszültségnek vannak kitéve, és a fázistranszformáció blokkolódik a hűtés során. Ezután, amikor az anyag külső erőnek van kitéve, a nyomás a ZrO2-részecskék lazulnak, a tetragonális fázis monoklinikus fázissá változik, és a mátrixban mikrotörések keletkeznek a térfogat-kiterjesztés után, és a fő repedések energiája felszívódik az edző hatás elérése érdekében. Ez a stressz által kiváltott edzési mechanizmus. átalakítás.
Az edzési mechanizmusban a ZrO2 indukált transzformációs mechanizmusán túl az átalakítás térfogat-meghosszabbítást eredményez, és a repedés területéről a nem átalakulási területre történő extrudálás jelensége a repedést megközelíti, nehezen bővíthető, és javítja a szilárdságot. Egyes kutatók úgy találták, hogy a legjobb edző hatást akkor érik el, ha a ZrO2 térfogataránya 20%.
A kerámia edzési technológia a jövőben hosszú ideig forró technológia lesz az anyag területén. Ha a kerámia anyagok jellemző tulajdonságai, mint például a nagy szilárdság, a magas hőmérsékleti ellenállás és az alacsony tágulási tényező kombinálhatók a nagy szilárdsággal, akkor ez a nagy teljesítményű anyagokról, amelyekről az anyagtér álmodik, és az alkalmazási terület nagyon kiterjedt. Röviden ismertetjük az alumínium-oxid kerámia néhány alkalmazását.
（1） Mechanikus
A szinterelt alumínium-oxid kerámia termékek hajlítószilárdsága elérheti a 250 Mpa-ot, a melegen sajtolt termékek hajlékonysága pedig elérheti az 500MPa-t. Az alumínium-oxid kerámia Mohs keménysége 9-ig terjedhet. Ezen kívül kiváló kopásállósággal rendelkezik, így a gyártás során széles körben használják. vágószerszámok, gömbcsapok, csiszolókorongok, kerámia szögek, csapágyak stb. esetében, amelyek közül az alumínium-oxid kerámia vágószerszámokat és az ipari szelepeket használják a legszélesebb körben.
Alumina kerámia vágó
Az alumínium-oxid kerámia szerszám optimális vágási sebessége nagyobb, mint a szokásos cementált keményfém szerszámé, amely nagymértékben javíthatja a különféle anyagok vágási hatékonyságát. A tudósok nagyszámú kutatásával az alumínium-oxid mátrix kompozit kerámiák és a whiskerrel megerősített kerámiák állnak rendelkezésre, amelyek két fázis további komponensek hozzáadásával, vagy szilárd oldat formájában létezik a mátrixban.Ezek a technológiák pótolják a tiszta alumínium-oxid kerámia hiányosságait, javítva ezáltal vágási teljesítményét és tartósságát.
（2） elektronikus / tápegység
Az elektronika és az elektromos teljesítmény szempontjából léteznek különféle alumínium-oxid kerámia aljzatok, hordozók, kerámia fóliák, átlátszó kerámiák és különféle alumínium-oxid kerámia szigetelő kerámiák, elektronikai anyagok, mágneses anyagok stb., Amelyek közül az alumínium-oxid átlátszó kerámiák és hordozók a legszélesebb körben használt.
Alumina átlátszó kerámia
Jelenleg az átlátszó kerámia fontos határ az anyagkutatás és alkalmazás területén. Mint egy új anyag, az átlátszó kerámia nemcsak széles fényáteresztő képességgel rendelkezik, hanem számos előnnyel is rendelkezik, mint például a magas hővezető képesség, az alacsony vezetőképesség , nagy keménység, nagy szilárdság, alacsony dielektromos állandó és dielektromos veszteség, jó kopásállóság és korrózióállóság.
Alumina kerámia hordozó
Az alumínium-oxid kerámia hordozó előnyei a nagy mechanikai szilárdság, a jó szigetelés és a nagy fényállóság, amelyet széles körben használnak a többrétegű huzalozási kerámia hordozóban, az elektronikus csomagolásban és a nagy sűrűségű csomagoló hordozóban.
（3） Vegyipar
A kémiai alkalmazásban az alumínium-oxid-kerámia széles körű felhasználást élvez, például alumínium-oxid-kerámia kémiai töltőgömböt, szervetlen mikroszűrő membránt, korrózióálló bevonatot stb., Amelyek között az alumínium-oxid kerámia membránt és a bevonatot vizsgálják és alkalmazzák a leginkább.
4） Orvosi
Az orvostudományban az alumínium-oxidot inkább műcsontok, műcsontok, műfogak készítésére használják. Az alumínium-oxid kerámia kiváló biokompatibilitással, biológiai tehetetlenséggel, fizikai és kémiai stabilitással, nagy keménységgel és kopásállósággal rendelkezik, és ideális anyagok a műbőr készítéséhez. csont és műcsontok. Mindazonáltal ugyanolyan hátrányai vannak, mint más kerámia anyagoknak, például nagy törékenysége, alacsony törésállósága, nagy megmunkálási technológiai nehézségei, összetett technológiája stb., ezért további kutatást és alkalmazást igényel.
5） Építészet / szennyvízkezelés / kerámia
Az egészségügyi kerámiaépítés területén a termékek bárhol láthatók, például alumínium-oxid kerámia bélés, köszörű közeg, henger, kerámia védőcső és tűzálló alumínium-oxid. Ezek között az alumínium-oxid gömbmaró közege a legszélesebb körben alkalmazott.
Az anyagtudomány varázsa abban rejlik, hogy megtanuljuk egymás erősségeit, hogy pótoljuk egymás gyenge pontjait, és ideális anyagokat hozzunk létre. A fenti alkalmazásokon túl az alumínium-oxid kerámiát széles körben használják más csúcstechnológiák területén is, például az űrrepülés, a magas hőmérsékletű ipari kemencék, a kompozit megerősítés és más területek. Az edzési technológia folyamatos fejlesztésével az alumínium-oxid kerámia anyagok jobb tulajdonságokkal és szélesebb körű alkalmazási területekkel rendelkeznek.
