Alumiiniumoksiidkeraamika on oksiidide hulgas kõige paindlikum ja odavam materjal, mille sulamistemperatuur on üle 2000 ℃. Alumiiniumoksiidkeraamika on omamoodi keraamiline materjal, mille põhiosa on alumiiniumoksiid. Alumiiniumoksiidkeraamikat kasutatakse selle suure mehaanilise tugevuse, suure kõvaduse ja madala dielektrilise kadu tõttu laialdaselt elektroonika, elektriseadmete, masinate, tekstiili, kosmose ja muu sellise valdkonnas.See kinnitas ka oma kõrget positsiooni keraamiliste materjalide valdkonnas.See on teada, et alumiiniumoksiidkeraamika on suurim oksiidkeraamiline materjal maailmas.
Alumiiniumoksiidkeraamika struktuur kuulub korunditüüpi, millel on ioonse sideme omadused, muutes libisemissüsteemi palju väiksemaks kui metallidel, mis põhjustab teatud sitkuse ja plastilisuse puudumist.Seega on luumurdude tugevus väike, mis suuresti piirab alumiiniumoksiidkeraamika laialdast kasutamist.Mis on peamised alumiiniumoksiidkeraamika karastamismeetodid?
Lamellide struktuur karastav
Naturaalsetel materjalidel, nagu bambus ja kest, on kihilise struktuuri tõttu head terviklikud omadused. Inimesed saavad nendest looduslikest struktuuridest inspiratsiooni, kasutades bioonilist struktuuri keraamiliste materjalide rabeduse ja vastupidavuse parandamiseks.
Kihilised keraamilised komposiitmaterjalid koosnevad mitmekihilistest materjalidest.Iga kihi elastsusmoodul ja lineaarne paisumistegur on erinevad, mis põhjustab kihtide vahelist makropinget ja pinna survepinget.Välise jõu mõjul võib deformatsioonienergia imenduda maksimaalsel määral ja pragu võib liidese ümber painutada ja korduvalt pöörduda.Seega, et parandada pinna omadusi ja üldist sitkust.
Näiteks alumiiniumoksiidi / Ni kihiga keraamika puhul on nikli lineaarne paisumistegur umbes) kordne kui alumiiniumoksiidi korral, mis tekitab alumiiniumoksiidi kihis stressi ja millel on suur pragunemisvõime, seega on materjalil parem sitkus.
Lamellkeraamika on uut tüüpi materjal, millel on lai väljavaade, kuid selle peamine puudus on see, et nõrk vahekiht vähendab materjali tugevust ning vahekihi suunaga paralleelsed ja sellega risti olevad omadused on üsna erinevad, näidates anisotroopiat. Nii et tööstuse eksperdid esitasid idee kasutada ZTA / alumiiniumoksiidi tugeva vahekihi valmistamiseks tugevat vahekihti. Löögitugevus on üle 10 mpa.m1 / 2, mis on 2,8 korda ZTA-materjalist ja 5,6-kordsest alumiiniumoksiidkeraamikast. Mõni teadlane on simuleerinud lamineeritud komposiitkeraamikat arvuti abil ja leidnud, et kui pehme kihi materjal on liiga tugev kõrge või liiga madal, väheneb üldine vastupidavus ning kui kõva kihi paksuse ja pehme kihi paksuse ning elastsusmooduli suhe suureneb, võib kõva kihi ühtlus parandada keraamika vastupidavust.See annab mõningase tugevuse. lamell-karastatud keraamika uurimisideed ja optimeerimise lähenemisviisid.
Kiudkomposiit karastamine
Tulemused näitavad, et pideva kiu karastamise efektiivsus on kõrgem kui teistel karastamise meetoditel ning see on keraamiliste seeriate siiani kõrgeim tugevus, mis võib ulatuda umbes 20 mpa. m1 / 2, seega on see väga tõhus viis keraamiliste materjalide rabeduse parandamiseks.
Selle meetodi korral hajutatakse suure tugevusega ja elastse mooduliga kiud keraamilisse maatriksisse. Välisjõu mõjul kannab kiud osaliselt komposiidi koormust, et vähendada maatriksi enda koormust. Veelgi enam, kui kiu tugevus maatriksis on suurem kui selle tugevus, tõmbab kiud välja. Lisaks on nendel kiududel maatriksis ka pragude sildamine ja läbipaine, et vältida pragude kasvu. Kolm karastamismehhanismi parandavad koos keraamiliste materjalide vastupidavust.
Praegu on alumiiniumoksiidkeraamikas kasutatavad kiud peamiselt süsinikkiud, ränikarbiidkiud, alumiiniumsilikaatkiud jne. On leitud, et karastavat toimet saab parandada, suurendades pikkuse ja läbimõõdu suhet. Kiu kujul on kolmemõõtmeline kootud kangas parem karastav toime. Sarnaselt kiudainetega on ka palju vurridega karastatud alumiiniumoksiidkeraamikaid ja efekt on väga hea. Kuna vurrud on lühikesed ühekristallilise struktuuriga kiud ja väga väikese läbimõõduga (tavaliselt alla 3 ÜM). Sellel on vähe kristallidefekte, aatomite kõrgelt järjestatud paigutus ja selle tugevus on lähedane külgnevate aatomite vahelise sideme jõu teoreetilisele väärtusele. Teooria ja praktika tõestavad, et see võib parandada keraamika vastupidavust. Kui ränikarbiidi vurrud (mahuosa kuni 20% - 30%) viiakse alumiiniumoksiidil põhinevasse keraamikasse, võib segmendi tugevus ulatuda 8-8,5 mpa.m1 / 2.
Vurru karastamise mehhanism ei ole mitte ainult väljatõmbamine, prao läbipaine, pragude sildamine ja kinnitamine, vaid ka suur tugevus.Seega võib teoreetiliselt tugevdada karastamise tugevust, vähendada elastsusmoodulit ja suurendada vurride kuvasuhet. .Kiu ja viskiga karastatud alumiiniumoksiidkeraamika puuduseks on see, et segamise ühtlust on keeruline tagada.
Enese karastamine
Nn ise karastamine on karastatud ja tugevdatud faaside kasvamine teatavates tehnoloogilistes tingimustes. Teatud määral välistab see maatriksfaasi ja karastatud faasi füüsikalise või keemilise kokkusobimatuse ning tagab maatriksfaasi ja maatriksi faasi termodünaamilise stabiilsuse. karastatud faas.
Alumiiniumoksiidkeraamika osas on alumiiniumoksiidkeraamika rabeduse ületamise eesmärk keskenduda erinevate kasvuteradega alumiiniumoksiidi karastamisele. Peamine mehhanism on reguleerida alumiiniumoksiidi terade kasvu suunda tehnoloogiliste meetmete abil, nii et see võib kasvada vardakujuliseks ja piki mõnda kristallpinda kujundatud sammas, millel on sarnane roll vurrude karmistamisel.Välise koormuse korral moodustab prao saba sildamisrežiimi ja alumiiniumoksiidi anisotroopne kasv põhjustab ka väljatõmbumist, prao läbipainde ja muid karastavaid mehhanisme, mis parandab kogu alumiiniumoksiidkeraamika vastupidavust.
Faasimuundumine karastamine
See on omamoodi karastav valem, mida on varem ja laialdaselt uuritud. See loob kunstlikult materjalile hulgaliselt eriti peeneid pragusid, et neelata energiat ja vältida pragude teket.Enamik neist keskendub ZrO2 ja ZTA martensiitsetele muundumistele, ZTM ja muud keraamilised materjalid on edukad.ZrO2 hajub alumiiniumoksiidi maatriksis, kuna nende erineva lineaarse paisumisteguri tõttu on ZrO2 osakesed survepinges ja faasi muundumine blokeeritakse jahutamise ajal. Seejärel, kui materjal on mõjutatud välisest jõust, avaldab rõhk ZrO2 osakestel on lõdvestunud, tetragonaalne faas muutub monokliiniliseks faasiks ja pärast ruumala laienemist tekivad maatriksis mikrolõhed ning karastava efekti saavutamiseks neeldub peamiste pragude energia.See on stressist põhjustatud karastav mehhanism muutumine.
Karastamismehhanismis põhjustab lisaks ZrO2 indutseeritud muundamismehhanismile ümberkujundamine ruumala laienemise ning pragunemise piirkonnast väljakujunemise nähtus mittemuundavasse piirkonda muudab prao lähedal, raskesti laiendatavaks ja parandab ka sitkust. Mõned teadlased leidsid, et parim karastav efekt saadi siis, kui ZrO2 ruumala oli 20%.
Keraamiline karastamise tehnoloogia on tulevikus pikka aega kuum materjalimaterjal. Kui keraamiliste materjalide iseloomulikke omadusi, nagu näiteks tugev tugevus, vastupidavus kõrgele temperatuurile ja madal paisumistegur, saab ühendada suure sitkusega, on see vajalik suure jõudlusega materjalidest, millest unistab materjali väli ja mille rakendusala on väga ulatuslik. Tutvustame lühidalt alumiiniumoksiidkeraamika mõnda rakendust.
Mehaaniline
Paagutatud alumiiniumoksiidi keraamiliste toodete paindetugevus võib ulatuda 250 MPa-ni ja kuumpressitud toodete painde võib ulatuda 500 MPa-ni. Alumiiniumoksiidi keraamika Mohsi kõvadus on kuni 9. Lisaks on sellel suurepärane kulumiskindlus, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt tootmisel lõikeriistade, kuulventiilide, lihvketaste, keraamiliste naelte, laagrite jms jaoks, millest kõige laialdasemalt kasutatakse alumiiniumoksiidi keraamilisi lõikeriistu ja tööstuslikke ventiile.
Alumiiniumoksiidi keraamiline lõikur
Alumiiniumoksiidkeraamiliste tööriistade optimaalne lõikamiskiirus on suurem kui tavaliste tsementeeritud karbiidide tööriistade lõikamiskiirusel, mis võib oluliselt parandada erinevate materjalide lõikamise efektiivsust. Teadlaste suure hulga uurimistööde kohaselt on alumiiniumoksiidi maatriksist komposiitkeraamika ja viskiga tugevdatud keraamika, mis koosnevad kaks faasi, lisades muid komponente, või on maatriksis tahke lahuse kujul. Need tehnoloogiad korvavad puhta alumiiniumoksiidkeraamika puudused, parandades seeläbi selle lõikamisjõudlust ja vastupidavust.
Elektrooniline / toide
Elektroonika ja elektrienergia osas on mitmesuguseid alumiiniumoksiidi keraamilisi taldrikuid, põhimikke, keraamilisi kilet, läbipaistvat keraamikat ja mitmesuguseid alumiiniumoksiidi keraamilisi isoleerkeraamikaid, elektroonilisi materjale, magnetilisi materjale jne, millest alumiiniumoksiidi läbipaistvad keraamikad ja põhimikud on kõige laiemalt kasutatud.
Alumiiniumoksiidist läbipaistev keraamika
Praegu on läbipaistev keraamika oluliseks eesliiniks materjalide uurimisel ja kasutamisel. Uue materjalina pole läbipaistval keraamikal mitte ainult lai valguse läbilaskevõime, vaid sellel on ka rida eeliseid, näiteks kõrge soojusjuhtivus, madal juhtivus. , kõrge karedus, kõrge tugevus, madal dielektriline konstant ja dielektriline kaotus, hea kulumiskindlus ja korrosioonikindlus.
Alumiiniumoksiidi keraamiline aluspind
Alumiiniumoksiidi keraamilisel aluspinnal on eelised suure mehaanilise tugevuse, hea isolatsiooni ja suure valguskindlusega, mida kasutatakse laialdaselt mitmekihilises juhtmestiku keraamilises põhimikus, elektrooniliste pakendite ja suure tihedusega pakendisubstraadis.
Keemiatööstus
Keemilises kasutuses on alumiiniumoksiidkeraamikal mitmesuguseid kasutusvõimalusi, näiteks alumiiniumoksiidkeraamilise keemilise täitepall, anorgaaniline mikrofiltratsioonimembraan, korrosioonikindel kate jne, mille hulgas kõige paremini uuritakse ja rakendatakse alumiiniumoksiidkeraamilist membraani ja katet.
Meditsiiniline
Meditsiinis kasutatakse alumiiniumoksiidi rohkem kunstliku luu, kunstlike liigeste, hammaste jms valmistamiseks. Alumiiniumoksiidkeraamikatel on suurepärane biosobivus, bioloogiline inertsus, füüsikaline ja keemiline stabiilsus, kõrge kõvadus ja kulumiskindlus ning need on ideaalsed materjalid kunstliku koostise valmistamiseks. luu ja tehisliigend. Sellel on aga samad puudused kui teistel keraamilistel materjalidel, näiteks suur rabedus, madal murdumiskindlus, keerukad töötlemisraskused, keeruline tehnoloogia jne, nii et see vajab edasist uurimist ja rakendamist.
Arhitektuur / kanalisatsioon / keraamika
Sanitaarkeraamika ehitamisel võib tooteid näha kõikjal, näiteks alumiiniumoksiidist keraamilise voodriga tellist, lihvimiskeskkonda, rulli, keraamilist kaitsetoru ja tulekindlat alumiiniumoksiidi. Nende hulgas on kõige laialdasemalt kasutatav alumiiniumoksiidi kuulveski.
Materjaliteaduse võlu seisneb õppimises üksteise tugevatest külgedest, et korvata üksteise nõrgad kohad ja luua ideaalseid materjale. Lisaks ülaltoodud rakendustele kasutatakse alumiiniumoksiidi keraamikat laialdaselt ka teistes kõrgtehnoloogia valdkondades, nagu kosmosesõidukid, kõrgtemperatuursed tööstusahjud, komposiitarmatuur ja muud väljad. Karastamise tehnoloogia pideva arendamisega on alumiiniumoksiidi keraamilistel materjalidel paremad omadused ja ulatuslikumad rakendusalad.
