Aliuminio keramikos savybės
Aliuminio oksido keramikos struktūra priklauso korundui, kuriam būdingos joninės jungtys, todėl slydimo sistema yra daug mažesnė nei metalų, todėl trūksta tam tikro tvirtumo ir plastiškumo. Todėl trūksta mažo atsparumo lūžiams, o tai labai riboja platų aliuminio oksido keramikos pritaikymą. Taigi kokie yra pagrindiniai aliuminio oksido keramikos grūdinimo metodai?
1 、 Sluoksnių struktūros grūdinimas
Natūralios medžiagos, tokios kaip bambukas ir apvalkalas, dėl savo sluoksniuotos struktūros pasižymi geromis visapusiškomis savybėmis. Žmonės įkvepia šias natūralias struktūras, naudodami bioninę struktūrą, kad pagerintų keraminių medžiagų trapumą ir tvirtumą.
Sluoksniuotosios kompozicinės keraminės medžiagos sudarytos iš daugiasluoksnių medžiagų. Kiekvieno sluoksnio elastinis modulis ir tiesinis plėtimosi koeficientas yra skirtingi, o tai lemia makro įtempį tarp sluoksnių ir paviršiaus gniuždomąjį įtempį.Vaikant išorinę jėgą, deformacijos energija gali būti absorbuojama plyšys gali deformuotis ir pasisukti išilgai sąsajos. Taigi, siekiant pagerinti paviršiaus savybes ir bendrą tvirtumą.
Pavyzdžiui, aliuminio oksido / Ni sluoksniuotosioms keramikoms nikelio tiesinis plėtimosi koeficientas yra maždaug), palyginti su aliuminio oksido kiekiu, kuris sukuria įtempius aliuminio oksido sluoksnyje ir pasižymi dideliu įtrūkimų įtrūkimu, todėl medžiaga yra geresnio kietumo.
Lamellar keramika yra naujos rūšies medžiaga, turinti plačią perspektyvą, tačiau pagrindinis jos trūkumas yra tas, kad silpnas tarpsluoksnis sumažins medžiagos stiprumą, o savybės, lygiagrečios ir statmenos tarpsluoksnio krypčiai, yra gana skirtingos, parodant anizotropiją. Taigi pramonės ekspertai iškėlė idėją naudoti stiprų tarpsluoksnį, kad būtų paruoštas stiprus ZTA / aliuminio oksido tarpsluoksnis. Smūgio kietumas yra didesnis nei 10mpa.m1 / 2, tai yra 2,8 karto ZTA medžiagos ir 5,6 karto aliuminio oksido keramikos.Kai kurie mokslininkai kompiuteriu imitavo laminuotą kompozicinę keramiką ir nustatė, kad jei minkšto sluoksnio stipris yra per didelis didelis ar per mažas, bendras kietumas sumažės, o padidėjus kietojo sluoksnio storio ir minkšto sluoksnio storio bei elastingumo moduliui, kietojo sluoksnio vienodumas gali pagerinti keramikos kietumą. sluoksniuotų grūdintos keramikos tyrimų idėjos ir optimizavimo metodai.
2 、 Pluošto kompozito grūdinimas
Rezultatai rodo, kad nepertraukiamo pluošto grūdinimo efektyvumas yra didesnis nei kitų grūdinimo būdų, ir tai yra iki šiol didžiausias keraminių serijų kietumas, kuris gali pasiekti apie 20mpa.m1 / 2, todėl tai yra labai efektyvus būdas pagerinti keraminių medžiagų trapumas.
Taikant šį metodą, didelio stiprio ir tamprumo modulio pluoštai pasklinda keramikos matricoje. Pagal išorinės jėgos dalį kompozito apkrovos tenka pluoštui, kad sumažėtų pačios matricos apkrova. Be to, kai pluošto stipris matricoje bus didesnis nei jo stipris, pluoštas išsitrauks. Be to, šie pluoštai taip pat turi įtrūkimų ribojimą ir įlinkį, kad būtų išvengta įtrūkimų augimo. Trys grūdinimo mechanizmai kartu pagerina keramikos kietumą. medžiagos.
Šiuo metu aliuminio oksido keramikoje daugiausia naudojami anglies pluoštai, silicio karbido pluoštai, aliuminio silikato pluoštai ir kt. Nustatyta, kad grūdinimo efektą galima pagerinti padidinus ilgio ir skersmens santykį.Pluošto pavidalu, trimatis austas audinys su pluoštu turi geresnį grūdinimo poveikį. Panašiai kaip pluošto, yra daug aliuminio oksido keramikos, grūdintos šluotelėmis, ir šis efektas yra labai geras.Dėl to, kad ūsai yra trumpi pluoštai, turintys vieno kristalo struktūrą ir labai maži (paprastai mažesni) nei 3 UM) .Jis turi nedaug kristalų defektų, labai tvarkingą atomų išdėstymą, o jo stipris yra artimas teorinei rišamosios jėgos tarp gretimų atomų vertei. Teorija ir praktika įrodo, kad tai gali pagerinti keramikos kietumą.Jei silicio karbidas ūsai (tūrio dalis iki 20% - 30%) įdedami į keramiką iš aliuminio oksido, segmentų kietumas gali siekti 8–8,5 mpa.m1 / 2.
Ūsų grūdinimo mechanizmas yra ne tik ištraukimas, įtrūkimų įlinkis, įtrūkimų sujungimas ir sujungimas, bet ir didelis stipris.Todėl, teoriškai, padidindamas stiprumą, sumažindamas tamprumo modulį ir padidindamas ūsų kraštinių santykį, galima pagerinti grūdinimo efektą. .Pluošto ir plaktuvo grūdintos aliuminio oksido keramikos trūkumas yra tas, kad sunku užtikrinti vienodą maišymą.
3 、 Savęs grūdinimas
Vadinamasis savaiminis grūdinimas yra tam tikromis technologinėmis sąlygomis augančios grūdintos ir sustiprintos fazės. Tam tikru mastu tai pašalina fizikinį ar cheminį nesuderinamumą tarp matricos fazės ir grūdintos fazės bei užtikrina termodinaminį matricos fazės ir grūdinta fazė.
Kalbant apie aliuminio oksido keramiką, pagrindinis dėmesys skiriamas aliuminio oksido keramikos trapumo įveikimui, kad būtų sustiprintas aliuminio oksidas su skirtingais augimo grūdais. Pagrindinis mechanizmas yra kontroliuoti aliuminio oksido grūdų augimo kryptį technologinėmis priemonėmis, kad jis galėtų išaugti į strypo formos ir ilgas stulpelis, išilgai kai kurių kristalų paviršių, kuris vaidina panašų vaidmenį sutvirtinant ūsus. Esant išoriniam krūviui, įtrūkimo uodega sudarys tiltelio keitimo režimą, o anizotropinis aliuminio oksido augimas taip pat sukels išstūmimą, įtrūkimų įlinkį ir kitus grūdinimo mechanizmus, tai pagerins visos aliuminio oksido keramikos kietumą.
4 、 Grūdinimas fazių virsmu
Tai griežtesnė formulė, kuri buvo ištirta anksčiau ir plačiai. Ji dirbtinai sukuria daugybę ypač smulkių įtrūkimų medžiagoje, kad absorbuotų energiją ir užkirstų kelią įtrūkimų augimui. Daugelis jų sutelkia dėmesį į martenzinį ZrO2 ir ZTA virsmą. ZTM ir kitos keraminės medžiagos yra sėkmingos.ZrO2 išsisklaido aliuminio oksido matricoje, nes dėl skirtingo tiesinio plėtimosi koeficiento ZrO2 dalelės patiria gniuždymo įtempį ir aušinimo metu blokuojamos fazių transformacijos. Tada, kai medžiaga veikiama išorinės jėgos, slėgis ant ZrO2 dalelių atsipalaiduoja, tetragoninė fazė virsta monoklinine faze, o po tūrio išplėtimo matricoje susidaro mikro įtrūkimai, o pagrindinių įtrūkimų energija sugeriama, kad būtų pasiektas grūdinimo efektas. Tai yra streso sukeltas grūdinimo mechanizmas. transformacija.
Griežtinimo mechanizme, be indukuoto ZrO2 transformacijos mechanizmo, transformacija sukelia tūrio išplėtimą, o ekstruzijos reiškinys iš įtrūkimo vietos į ne transformacijos sritį daro plyšį artimą, sunkiai plečiamą, taip pat pagerina kietumą. Kai kurie tyrėjai nustatė, kad geriausias grūdinantis poveikis buvo pasiektas, kai ZrO2 tūrio dalis buvo 20%.
Keramikos grūdinimo technologija ilgą laiką bus karšta medžiagų srities technologija. Jei keramikinėms medžiagoms būdingos savybės, tokios kaip didelis stipris, atsparumas aukštai temperatūrai ir mažas plėtimosi koeficientas, gali būti derinamos su dideliu kietumu, tai bus didelio našumo medžiagas, apie kurias svajojama medžiagų srityje, o taikymo sritis yra labai plati. Trumpai pristatysime keletą aliuminio oksido keramikos pritaikymo būdų.
（1） mechaninis
Sukepinto aliuminio oksido keramikos gaminių lenkimo stipris gali siekti 250 MPa, o karšto presavimo gaminių - iki 500MPa. Aliuminio keramikos gaminių Mohs kietumas yra iki 9. Be to, jis turi puikų atsparumą dilimui, todėl yra plačiai naudojamas gaminant pjovimo įrankių, rutulinių vožtuvų, šlifavimo diskų, keraminių vinių, guolių ir kt., tarp kurių plačiausiai naudojami aliuminio oksido keramikos pjovimo įrankiai ir pramoniniai vožtuvai.
Aliuminio keramikos pjaustytuvas
Optimalus aliuminio oksido keramikos įrankio pjaustymo greitis yra didesnis nei įprasto cementinio karbido įrankio pjaustymo greitis, kuris gali labai pagerinti skirtingų medžiagų pjaustymo efektyvumą. Atlikus didelę dalį mokslininkų tyrimų, aliuminio oksido matricos kompozicinė keramika ir ūsu sustiprinta keramika, sudaryta iš dvi fazes pridedant kitų komponentų arba egzistuoja matricoje kieto tirpalo pavidalu.Šios technologijos kompensuoja grynos aliuminio oksido keramikos trūkumus, taip pagerindamos jos pjovimo savybes ir patvarumą.
（2） elektroninė / galia
Kalbant apie elektroniką ir elektros energiją, yra įvairių aliuminio oksido keramikos paklotų, substratų, keraminių plėvelių, skaidrios keramikos ir įvairių aliuminio oksido keramikos elektrinių izoliacinių keramikų, elektroninių medžiagų, magnetinių medžiagų ir kt., Iš kurių plačiausiai aliuminio oksido keramika ir substratai yra plačiausi. naudotas.
Aliuminio skaidri keramika
Šiuo metu skaidri keramika yra svarbi medžiagų tyrimų ir taikymo sritis. Kaip nauja medžiaga, skaidri keramika ne tik pasižymi plačiu šviesos pralaidumo diapazonu, bet ir turi nemažai privalumų, tokių kaip didelis šilumos laidumas, mažas laidumas. , didelis kietumas, stiprumas, maža dielektrinė konstanta ir dielektriniai nuostoliai, geras atsparumas dilimui ir atsparumas korozijai.
Aliuminio keramikos pagrindas
Aliuminio keramikos substrato pranašumai yra didelis mechaninis stiprumas, gera izoliacija ir didelis atsparumas šviesai, kuris yra plačiai naudojamas daugiasluoksniam laidų keraminiam substratui, elektroninei pakuotei ir didelio tankio pakavimo substratui.
3 chemijos pramonė
Cheminiu būdu aliuminio oksido keramika yra plačiai naudojama, pavyzdžiui, aliuminio keramikos cheminio užpildo rutulys, neorganinė mikrofiltracinė membrana, korozijai atspari danga ir kt., Tarp kurių labiausiai ištirta ir taikoma aliuminio oksido keramikos membrana ir danga.
（4） Medicinos
Medicinoje aliuminio oksidas yra labiau naudojamas dirbtiniams kaulams, dirbtiniams sąnariams, dirbtiniams dantims ir kt. Gaminti. Aliuminio keramika pasižymi puikiu biologiniu suderinamumu, biologiniu inercija, fizikiniu ir cheminiu stabilumu, dideliu kietumu ir atsparumu dilimui bei yra ideali medžiaga dirbtiniams dirbiniams paruošti. kaulas ir dirbtinis sąnarys. Tačiau jis turi tuos pačius trūkumus kaip ir kitos keraminės medžiagos, tokios kaip didelis trapumas, mažas atsparumas lūžiams, didelis apdirbimo technologijos sunkumas, sudėtinga technologija ir kt., todėl ją reikia toliau tyrinėti ir pritaikyti.
（5） Architektūra / sanitarija / keramika
Statybinės sanitarinės keramikos srityje gaminius galima pamatyti visur, pavyzdžiui, keramzitinę aliuminio oksido plytą, šlifavimo terpę, ritinėlį, keraminį apsauginį vamzdį ir ugniai atsparią aliuminio oksido medžiagą. Tarp jų plačiausiai naudojama aliuminio oksido rutulinio frezavimo terpė.
Medžiagų mokslo žavesys slypi mokymesi vienų iš kitų stipriąsias puses ir kuriant idealias medžiagas. Be aukščiau išvardytų programų, aliuminio oksido keramika taip pat plačiai naudojama kitose aukštųjų technologijų srityse, pavyzdžiui, kosmoso, aukštos temperatūros pramoninės krosnys, kompozicinės armatūros ir kiti laukai. Nuolat tobulinant grūdinimo technologijas, aliuminio oksido keramikos medžiagos turės geresnes savybes ir platesnes taikymo sritis.
