בין תחמוצות בעלות נקודת התכה של יותר מ-2000 מעלות צלזיוס, קרמיקת אלומינה היא החומר הגמיש והזול ביותר. אלומינה קרמיקה היא חומר קרמי עם אלומינה (אלומינה) כגוף עיקרי. קרמיקת אלומינה היא בעלת חוזק מכני גבוה, קשיות גבוהה, אובדן דיאלקטרי נמוך בתדירות גבוהה, ובגלל המקור הרחב של חומרי גלם, מחירים זולים יחסית וטכנולוגיית עיבוד בוגרת, היא נמצאת בשימוש נרחב באלקטרוניקה, מכשירי חשמל, מכונות, טקסטיל ו תעופה וחלל ותחומים אחרים.

 זה גם ביסס את מעמדה הגבוה בתחום החומרים הקרמיים. מדווח כי קרמיקת אלומינה היא כיום הכמות הגדולה ביותר של חומרים קרמיים תחמוצתיים בעולם. במאמר זה, העורך של Xianji.com ייתן לך מבוא מפורט לחומרים קרמיים אלומינה.

המבנה של חומר קרמי אלומינה שייך לסוג קורונדום, בעל מאפיינים של קשרים יוניים, מה שהופך את מערכת ההזזה להרבה פחות מזו של מתכת, מה שמוביל להיעדר קשיחות ופלסטיות מסויימות. לכן, קשיחות השבר המוצגת נמוכה, מה שמגביל מאוד את היישום הרחב של קרמיקת אלומינה. אז מהן שיטות ההקשחה העיקריות לקרמיקת אלומינה?

1. הקשחת מבנה שכבות

לחומרים טבעיים כמו במבוק, קונכיות וכו', יש ביצועים כלליים טובים מכיוון שהמבנה שלהם מופץ בשכבות. אנשים מקבלים השראה מהמבנים הטבעיים הללו ומשתמשים במבנים ביונים כדי לשפר את השבריריות והקשיחות של חומרים קרמיים.

החומר הקרמי המרוכב בשכבות מורכב משכבות מרובות של חומרים. מודול האלסטי ומקדם ההתפשטות הליניארי של כל שכבה שונים, אשר בתורו גורם ללחץ מקרוסקופי בין השכבות וללחץ לחיצה על פני השטח. כאשר נתון לכוח חיצוני, אנרגיית המתח יכולה להיספג למקסימום, וניתן להסיט את הסדק שוב ושוב ולכופף לאורך הממשק. על מנת להשיג את המטרה של שיפור תכונות פני השטח והקשיחות הכללית.

לדוגמא: קרמיקה שכבת אלומינה/Ni, מקדם ההתפשטות הליניארי של ניקל הוא בערך פי) מאלומינה, אשר מייצרת מתח בשכבת האלומינה ובעלת יכולת סטיית סדק גדולה, כך שלחומר יש קשיחות טובה יותר.

קרמיקה שכבתית היא סוג חדש של חומר עם סיכויים רחבים, אך החיסרון העיקרי הוא ששכבת ביניים חלשה תפחית את חוזק החומר, ותכונות המקבילות והמאונכות לשכבת הביניים שונות למדי וקיימות אנזוטרופיה. לכן, מומחים בתעשייה העלו את הרעיון של שימוש בשכבת ביניים חזקה להכנת שכבת ביניים חזקה של ZTA/אלומינה עם קשיחות של יותר מ-10 Mpa.m1/2, שהיא פי 2.8 מחומרי ZTA ופי 5.6 מזו של קרמיקה אלומינה. כמה מדענים דימו קרמיקה מרוכבת שכבתית דרך מחשבים, ומצאו שאם החוזק של חומר השכבה הרכה גבוה מדי או נמוך מדי, הקשיחות הכללית תפחת, והיחס בין עובי השכבה הקשה והשכבה הרכה ל מודול האלסטי יוגדל, והאחידות של השכבה הקשה תהיה אחידה. יכול לשפר את הקשיחות של קרמיקה. זה מספק רעיונות מחקר מסוימים ושיטות אופטימיזציה עבור קרמיקה קשוחה בשכבות.

2. התקשות סיבים מורכבים

מחקרים הראו שיעילות ההקשחה של סיבים רציפים על קרמיקה גדולה יותר משיטות התקשות אחרות, וזו הקשיחות הגבוהה ביותר שסדרת קרמיקה יכולה להשיג עד כה, שיכולה להגיע לכ-20Mpa.m1/2, כך שזו דרך יעילה מאוד כדי לשפר את שבירותם של חומרים קרמיים.

שיטה זו מפזרת סיבים בעלי חוזק ומודול אלסטי גבוה יותר במטריצה ​​קרמית. תחת פעולת הכוח החיצוני, חלק מהעומס של החומר המרוכב נושא על ידי הסיב, כדי להפחית את העומס של המטריצה ​​עצמה. יתר על כן, כאשר הסיב במטריצה ​​נשבר כאשר מֵסַב הכוח גדול מעוצמתו, לסיב יהיה מנגנון משיכה. בנוסף, לסיבים אלו יש גם גשרי סדקים והסטה במטריצה ​​למניעת התפשטות הסדקים. שלושת מנגנוני ההקשחה הללו פועלים יחד כדי לשפר מאוד את הקשיחות של חומרים קרמיים.

כיום, הסיבים המשמשים לקרמיקת אלומינה כוללים בעיקר סיבי פחמן, סיבי סיליקון קרביד, סיבי אלומיניום סיליקט וכן הלאה. מחקרים מצאו שהגדלת יחס האורך לקוטר של הסיבים יכולה לשפר את אפקט ההקשחה. בצורה של שימוש בסיבים, לצמה התלת מימדית עם סיבים יש אפקט התקשות טוב יותר. בדומה לסיבים, יש יותר שפם להקשחת פורצלן אלומינה, וגם ההשפעה טובה מאוד. מכיוון ששפם הם סיבים קצרים בעלי מבנה גבישי יחיד וקוטר קטן מאוד (בדרך כלל פחות מ-3 אום). יש לו מעט פגמי גביש, סידור אטומי מסודר מאוד, וחוזקו קרוב לערך התיאורטי של כוח הקשר בין אטומים סמוכים. התיאוריה והפרקטיקה הוכיחו כי ליישומו על התקשות של קרמיקה יש השפעה מסוימת על שיפור הקשיחות. אם מכניסים זיפים מסיליקון קרביד (חלק נפח של עד 20%-30%) לקרמיקה מבוססת אלומינה, קשיחות המקטע יכולה להגיע ל-8-8.5 Mpa.m1/2.

בנוסף למנגנונים של התקשות השפם, כגון משיכה החוצה, הטיית סדקים, גישור סדקים והצמדה, החוזק הגבוה שלו הוא גם סיבה. לכן, בתיאוריה, הגדלת חוזק השפם, הפחתת מודול האלסטי שלו והגדלת יחס הגובה-רוחב יכולים לשפר את אפקט ההקשחה. החיסרון של פורצלן אלומינה מוקשחת סיבים ושפם הוא שקשה להבטיח את אחידות הערבוב.

3, התחזקות עצמית

מה שנקרא "הקשחה עצמית" מתייחס לצמיחה של שלבים מוקשים ומחוזקים בתנאים טכנולוגיים מסוימים. הוא מבטל את חוסר ההתאמה הפיזיקלית או הכימית בין שלב המטריצה ​​לשלב ההקשחה במידה מסוימת, ומבטיח את היציבות התרמודינמית של שלב המטריצה ​​ושלב ההקשחה.

עבור קרמיקה אלומינה, אלומינה מחוסמת גרגרים שגדלו בצורה אנזוטרופית הפכה למוקד מחקר בהתגברות על השבריריות של קרמיקת אלומינה. המנגנון העיקרי הוא לשלוט על כיוון הצמיחה של גרגרי גביש אלומינה באמצעות אמצעים טכנולוגיים, כך שהוא יגדל למוטות ועמודים ארוכים לאורך מישורי גביש מסוימים, בעל אפקט קשוח בדומה לשפם. כאשר נתונים לעומס חיצוני, מתרחשת שיטת גישור בזנב הסדק; ואלומינה שגדלה בצורה אניזוטרופית תייצר גם מנגנוני התקשות כמו משיכה והטיית סדק, מה שמשפר את הקשיחות של קרמיקת האלומינה כולה.

4, הקשחת שינוי שלב

זוהי נוסחה מחמירה שנחקרה יחסית מוקדם ונפוצה. הוא יוצר באופן מלאכותי מספר רב של סדקים עדינים מאוד בחומר כדי לספוג אנרגיה ולמנוע התפשטות סדקים. ביניהם, ההתמקדות העיקרית היא בטרנספורמציה המרטנסיטית של ZrO2, ובחומרים הקרמיים המוצלחים יותר כמו ZTA ו-ZTM. ZrO2 מפוזר במטריצת האלומינה. בשל מקדמי ההתפשטות הליניאריים השונים של השניים, במהלך הקירור, חלקיקי ה-ZrO2 נתונים ללחץ דחיסה ושינוי הפאזה מפריע. לאחר מכן, כאשר החומר נתון לכוח חיצוני, הלחץ על חלקיקי ZrO2 נרגע, השלב הטטרגונל הופך לשלב מונוקליני, ומיקרו-סדקים נוצרים במטריקס לאחר הרחבת נפח, והאנרגיה של הסדק הראשי היא נספג כדי להשיג את אפקט ההתקשות. זהו מנגנון ההקשחה של טרנספורמציה פאזה המושרה במתח.

במנגנון ההקשחה, בנוסף למנגנון מעבר הפאזה המושרה של ZrO2, מעבר הפאזה מייצר הרחבת נפח, ותופעת הסחיטה מאזור הסדק לאזור המעבר הלא-פאזי גורמת לסדק, קשה להפצתו, גם לשפר את הקשיחות. כמה חוקרים השתמשו ב-ZrO2 עם חלק נפח של 10% עד 30% להכנת קרמיקה של ZTA ומצאו שכאשר חלק הנפח של ZrO2 היה 20%, אפקט ההקשחה היה הטוב ביותר.

טכנולוגיית הקשחת קרמיקה תהיה טכנולוגיה חמה בתעשיית החומרים במשך זמן רב בעתיד. אם ניתן לשלב את החוזק הגבוה הטמון, עמידות בטמפרטורה גבוהה, מקדם התפשטות נמוך ומאפיינים אחרים של חומרים קרמיים עם קשיחות גבוהה, זה יהיה חומר בעל ביצועים גבוהים הנחשק על ידי תעשיית החומרים, והוא ישמש במגוון רחב של שדות. להלן מבוא קצר לכמה יישומים של קרמיקה אלומינה.

(1) היבטים מכניים

חוזק הכיפוף של מוצרי אלומינה קרמיקה סינטרים יכול להגיע ל-250MPa, והמוצרים בכבישה חמה יכולים להגיע ל-500MPa. קשיות ה-Mohs של קרמיקה אלומינה יכולה להגיע ל-9, בתוספת עמידות בפני שחיקה מעולה, כך שהיא נמצאת בשימוש נרחב בייצור כלים, כדורים שסתוםs, גלגלי השחזה, מסמרים קרמיים, מיסבים וכו', ביניהם כלי קרמיקה אלומינה ותעשייתיים שסתוםs משמשים הרחב ביותר.

כלי קרמי אלומינה

מהירות החיתוך האופטימלית של כלי קרבי אלומינה גבוהה מזו של כלי קרביד רגילים, מה שיכול לשפר מאוד את יעילות החיתוך של חומרים שונים. עם הרבה מחקר של מדענים, רכיבים נוספים מתווספים ליצירת שני שלבים או קיימים בצורה של תמיסה מוצקה בקרמיקה מרוכבת מבוססת אלומינה וקרמיקה מחוזקת בזפם. טכנולוגיות אלו מפצות על החסרונות של קרמיקת אלומינה טהורה, ובכך משפרות את ביצועי החיתוך והעמידות שלה.

(2) אלקטרוניקה/חשמל

במונחים של אלקטרוניקה וחשמל, ישנן לוחות בסיס קרמי אלומיניום שונים, מצעים, ממברנות קרמיות, קרמיקה שקופה וקרמיקה מבודדת חשמלית קרמית אלומינה, חומרים אלקטרוניים, חומרים מגנטיים וכו', ביניהם נעשה שימוש בקרמיקה ושקופות אלומינה. הרחב ביותר.

אלומינה קרמיקה שקופה

כיום, קרמיקה שקופה מהווה חזית חשובה במחקר וביישום של חומרים. כחומר מתפתח, לקרמיקה שקופה, בנוסף לטווח הרחב של העברת האור, יש גם מוליכות תרמית גבוהה, מוליכות חשמלית נמוכה, קשיות גבוהה, חוזק גבוה, קבוע דיאלקטרי נמוך ואובדן דיאלקטרי, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה שורה של יתרונות כמו סקס טוב.

מצע קרמי אלומינה

מצעים קרמיים מאלומינה הם בעלי תכונות מצוינות כגון חוזק מכני גבוה, בידוד טוב ועמידות גבוהה לאור, והם נמצאים בשימוש נרחב בתשתיות קרמיות חיווט רב שכבתי, אריזה אלקטרונית ומצעי אריזה בצפיפות גבוהה.

(3) תעשייה כימית

ביישומים כימיים, לקרמיקה מאלומינה יש גם מגוון רחב של שימושים, כגון כדורי מילוי כימיים קרמיים מאלומינה, ממברנות מיקרו סינון אנאורגניות וציפויים עמידים בפני קורוזיה. ביניהם, ממברנות וציפויים קרמיים אלומינה נחקרו ויושמו ביותר.

(4) היבטים רפואיים

ברפואה, אלומינה משמשת יותר לייצור עצמות מלאכותיות, מפרקים מלאכותיים, שיניים מלאכותיות וכן הלאה. קרמיקת אלומינה היא בעלת תאימות ביולוגית מעולה, אינרטיות ביולוגית, יציבות פיזית וכימית, קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה, והן חומרים אידיאליים להכנת עצמות מלאכותיות ומפרקים מלאכותיים. עם זאת, יש לו את אותם חסרונות כמו חומרים קרמיים אחרים, כגון שבירות גבוהה, קשיחות שבר נמוכה, קושי בטכנולוגיית עיבוד גבוהה וטכנולוגיה מורכבת, ולכן יש צורך במחקר ויישום נוספים.

(5) אדריכלות/תברואה/קרמיקה

בבניית קרמיקה סניטרית, ניתן לראות מוצרים בכל מקום, כגון לבני ריפוד קרמי מאלומינה, חומרי השחזה, רולים, צינורות הגנה קרמיים וחומרים חסיני אלומינה. ביניהם, מדיית כרסום כדורי אלומינה היא הנפוצה ביותר.

הקסם של מדע החומרים הוא ללמוד מהחוזקות של זה וליצור חומרים אידיאליים. בנוסף ליישומים לעיל, קרמיקת אלומינה נמצאת בשימוש נרחב גם בתחומי היי-טק אחרים, כגון תעופה וחלל, תנורים תעשייתיים בטמפרטורה גבוהה, חיזוק מרוכב ותחומים אחרים. בפיתוח מתמשך של טכנולוגיית הקשחה, חומרים קרמיים מאלומינה יהיו בוודאי בעלי ביצועים טובים יותר, ותחום היישום יהיה נרחב יותר.

קישור למאמר זה: מבוא לביצועים של חומרים קרמיים אלומינה

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

מתכת, בריליום, פלדת פחמן, מגנזיום, הדפסת 3D, דיוק עיבוד CNC שירותים לציוד כבד, בנייה, חקלאות ותעשיות הידראוליות. מתאים לפלסטיק ונדיר עיבוד סגסוגות. זה יכול להפוך חלקים בקוטר של עד 15.7 אינץ'. תהליכים כוללים עיבוד שבבי שוויצרי,שפשוף, חריטה, כרסום, משעמם והשחלה. הוא מספק גם ליטוש מתכת, צביעה, שחיקה משטח ו פיר שירותי יישור. טווח הייצור הוא עד 50,000 חתיכות. מתאים לבורג, צימוד, מֵסַב, משאבה, ציודיישומי בית קופסה, מייבש תוף ושסתומי הזנה סיבוביים. PTJ תתכנן איתך אסטרטגיה לספק את השירותים החסכוניים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, ברוכים הבאים ליצירת קשר ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.