Kulumiskindla keraamika arengulugu
Alumiiniumoksiidi keraamilise materjali eelisteks on kõrge kõvadus, kõrge temperatuurikindlus, korrosioonikindlus, kulumiskindlus ja muud metallmaterjalide võrreldamatud eelised. Sellel on lai valik toorainet ja madalad hinnad, mis on võrreldamatud teiste keraamiliste materjalidega, nagu ränikarbiid, ränitriid ja tsirkooniumoksiid. Sellel on väga atraktiivsed rakendusväljavaated lennunduses, lennunduses, mootorite kuluvate osade, tööriistade ja muudes valdkondades ning see on võtmetehnoloogia ja eelistatud materjal kosmose-, kosmoseenergia-, metallurgia- ja muudes valdkondades. Al2O3 keraamiliste materjalide keemilised sidemed on aga ioonsed sidemed. Sellel on tugev suundumus ja kõrge energiasäästlikkus, mis muudab plastilise deformatsiooni keeruliseks, rabedaks ja pragudetundlikuks. Alumiiniumoksiidi keraamiliste materjalide rabedus piirab oluliselt selle materjali populariseerimist ja kasutamist.
Seetõttu tuleb keraamiliste kristallide mikrostruktuuri võimalikult täpseks viimistlemiseks kasutusele võtta teatud meetmed, millest kõige olulisem on terade võimalikult suur viimistlemine, mis parandab oluliselt keraamiliste materjalide purunemiskindlust. Keraamika on habras materjal, millest suurem osa murdub tera piiridel. Kui tera suurus on väike, moodustavad tera piirid suure osa. Mõranemisel piki tera piire muutub pragude levimise tee käänuliseks. Mida peenem on tera, seda pikem on tee, seda suurem on energiavajadus ja seda suurem on purunemiskindlus. Lisaks on paagutatud keha defektide (pragude) esialgne suurus sama, mis tera suurus. Terade rafineerimisel on defekti (prao) esialgne suurus vastavalt väiksem ja selle murdumiskindluse väärtus suurem. On näha, et tera suurusel on suur mõju purunemiskindlusele. Peaksime suurendama tihedust, säilitades samal ajal peeneteralisuse. Peenkristalliseerimine on võti keraamiliste materjalide purunemiskindluse tagamiseks.
Pärast Al2O3 materjalide tugevuse ja sitkuse mehhanismi põhiteadmist uuriti Al2O3-põhiste keraamiliste materjalide rabeduse vähendamiseks lisaks täiustatud ettevalmistustehnoloogia kasutamisele ka erinevaid karastamismeetodeid. SiC vurrude karastamist, kiudude karastamist, ZrO2 faasi transformatsioonikarastamist, osakeste dispersioonikarastamist ja nanomaterjale kasutades on võimalik saavutada hea karastusefekt, kuid esineb erineva raskusastmega defekte, vurrude ühilduvusega on raske lahendada vuntside toksilisust ja selle ühtlast jaotumist maatriksis; kui vurrude materjal on liiga kõrge, muutub keraamilise materjali tihendamine keeruliseks. Hea kiudude karastamisefekti saavutamiseks peavad kiud olema maatriksis täielikult immutatud ja ühtlaselt jaotunud, kuid seda on protsessis raske saavutada ning kiudude karastamise kvaliteeti on raske kontrollida. ZrO2 tekitab pinge mõjul martensiitset transformatsioonikarastust ja selle karastav toime väheneb järsult temperatuuri tõustes. Osakeste karastav toime on tihedalt seotud Al2O3 faasiliideste vahelise sideme tugevusega, kuid osakeste karastamise tulemus vähendab sageli keraamilise materjali kõvadust ja tugevust, mille tulemusena väheneb materjali dielektriline stabiilsus ja termiline stabiilsus. . Mõju on väga piiratud.
Nano ZrO2 (3Y) prekursor võib tõhusalt ära hoida Al2O3 terade ebanormaalset kasvu ja saada peente teradega keraamilisi materjale. Murdetugevuse paranemine tuleneb nano-ZrO2 jääkpingevälja tiheduse suurendamisest, tera rafineerimisest ja karmistamisest.
See on pideva uurimis- ja arendustegevuse protsess; ja loomine, mis moodustab tänapäeva turul tavaliselt kasutatavad kulumiskindlad keraamilised tooted.
