lavorazione cnc · 2021年11月26日 0

Wprowadzenie do wydajności materiałów ceramicznych z tlenku glinu

Wśród tlenków o temperaturze topnienia powyżej 2000°C ceramika z tlenku glinu jest najbardziej elastycznym i tanim materiałem. Ceramika z tlenku glinu to materiał ceramiczny, którego głównym elementem jest tlenek glinu (tlenek glinu). Ceramika z tlenku glinu ma wysoką wytrzymałość mechaniczną, wysoką twardość, niskie straty dielektryczne wysokiej częstotliwości, a ze względu na szerokie źródło surowców, stosunkowo niskie ceny i dojrzałą technologię przetwarzania jest szeroko stosowana w elektronice, urządzeniach elektrycznych, maszynach, tekstyliach i Lotnictwo i inne dziedziny.

Wprowadzenie do wydajności materiałów ceramicznych z tlenku glinu

 Ugruntowało to również jej wysoką pozycję w dziedzinie materiałów ceramicznych. Poinformowano, że ceramika z tlenku glinu jest obecnie największą ilością materiałów ceramicznych tlenkowych na świecie. W tym artykule redaktor Xianji.com przedstawi szczegółowe wprowadzenie do materiałów ceramicznych z tlenku glinu.

Struktura materiału ceramicznego z tlenku glinu należy do typu korundu, który ma właściwości wiązań jonowych, co sprawia, że ​​system ślizgowy jest znacznie słabszy niż metal, co prowadzi do braku pewnej twardości i plastyczności. Dlatego też wykazywana odporność na pękanie jest niska, co znacznie ogranicza szerokie zastosowanie ceramiki z tlenku glinu. Jakie są więc główne metody hartowania ceramiki z tlenku glinu?

1. Hartowanie struktury warstwowej

Naturalne materiały, takie jak bambus, muszle itp., mają dobrą ogólną wydajność, ponieważ ich struktura jest rozłożona warstwami. Ludzie czerpią inspirację z tych naturalnych struktur i wykorzystują struktury bioniczne, aby poprawić kruchość i wytrzymałość materiałów ceramicznych.

Warstwowy kompozytowy materiał ceramiczny składa się z wielu warstw materiałów. Moduł sprężystości i współczynnik rozszerzalności liniowej każdej warstwy są różne, co z kolei powoduje naprężenia makroskopowe między warstwami i naprężenia ściskające na powierzchni. Pod wpływem siły zewnętrznej energia odkształcenia może zostać maksymalnie pochłonięta, a pęknięcie może być wielokrotnie odchylane i wyginane wzdłuż granicy faz. W celu osiągnięcia celu poprawy właściwości powierzchni i ogólnej wytrzymałości.

Na przykład: ceramika warstwowa z tlenku glinu/niklu, współczynnik rozszerzalności liniowej niklu jest około) razy większy niż tlenku glinu, który wytwarza naprężenia w warstwie tlenku glinu i ma dużą zdolność do ugięcia pęknięć, dzięki czemu materiał ma lepszą ciągliwość.

Ceramika warstwowa to nowy rodzaj materiału o szerokich perspektywach, ale główną wadą jest to, że słaba międzywarstwa zmniejsza wytrzymałość materiału, a właściwości równoległe i prostopadłe do międzywarstwy są zupełnie inne i wykazują anizotropię. Dlatego eksperci z branży wysunęli pomysł zastosowania mocnej międzywarstwy do przygotowania mocnej międzywarstwy ZTA/tlenek glinu o udarności większej niż 10 Mpa.m1/2, czyli 2.8 razy większej niż materiały ZTA i 5.6 razy większej niż ceramika z tlenku glinu. Niektórzy naukowcy symulowali warstwową ceramikę kompozytową za pomocą komputerów i odkryli, że jeśli wytrzymałość materiału warstwy miękkiej jest zbyt wysoka lub zbyt niska, ogólna wytrzymałość zostanie zmniejszona, a stosunek grubości warstwy twardej i miękkiej do moduł sprężystości zostanie zwiększony, a jednorodność twardej warstwy będzie jednolita. Może poprawić wytrzymałość ceramiki. Daje to pewne pomysły badawcze i metody optymalizacji warstwowej ceramiki hartowanej.

2. Hartowanie kompozytów włóknistych

Badania wykazały, że wydajność hartowania ciągłego włókna na ceramice jest większa niż w przypadku innych metod hartowania i jest to najwyższa ciągliwość, jaką seria ceramiczna może osiągnąć do tej pory, która może osiągnąć około 20Mpa.m1/2, więc jest to bardzo skuteczny sposób do poprawy kruchości materiałów ceramicznych.

Metoda ta dysperguje włókna o wyższej wytrzymałości i module sprężystości w ceramicznej osnowie. Pod działaniem siły zewnętrznej część obciążenia materiału kompozytowego jest przenoszona na włókno, aby zmniejszyć obciążenie samej osnowy. Co więcej, gdy włókno w matrycy pęka, gdy Łożysko siła jest większa niż jego siła, włókno będzie miało mechanizm wyciągania. Ponadto włókna te mają również mostki pęknięć i ugięcia w osnowie, aby zapobiec propagacji pęknięć. Te trzy mechanizmy hartowania współpracują ze sobą, aby znacznie poprawić wytrzymałość materiałów ceramicznych.

Obecnie włókna stosowane do ceramiki z tlenku glinu obejmują głównie włókno węglowe, włókno z węglika krzemu, włókno z krzemianu glinu i tak dalej. Badania wykazały, że zwiększenie stosunku długości do średnicy włókna może poprawić efekt hartowania. W postaci zastosowania włókien, trójwymiarowy oplot z włóknem ma lepsze działanie hartujące. Podobnie jak w przypadku włókna, jest więcej wąsów do hartowania porcelany z tlenku glinu, a efekt jest również bardzo dobry. Bo wiskery to krótkie włókna o strukturze monokrystalicznej i bardzo małej średnicy (zwykle poniżej 3 um). Ma niewiele defektów krystalicznych, wysoce uporządkowany układ atomów, a jego siła jest zbliżona do teoretycznej wartości siły wiązania między sąsiednimi atomami. Teoria i praktyka dowiodły, że zastosowanie go do hartowania ceramiki ma pewien wpływ na poprawę wiązkości. Jeśli do ceramiki na bazie tlenku glinu wprowadzi się wiskery z węglika krzemu (udział objętościowy do 20%-30%), twardość segmentu może osiągnąć 8-8.5 Mpa.m1/2.

Oprócz mechanizmów hartowania wąsów, takich jak wyrywanie, odginanie pęknięć, mostkowanie pęknięć i przypinanie, powodem jest również jego własna wysoka wytrzymałość. Dlatego teoretycznie zwiększenie wytrzymałości wąsów, zmniejszenie jego modułu sprężystości i zwiększenie współczynnika kształtu może poprawić efekt hartowania. Wadą porcelany z tlenku glinu hartowanego włóknami i wąsami jest to, że trudno jest zapewnić jednorodność mieszania.

3, samoutwardzalny

Tak zwane samoutwardzanie odnosi się do wzrostu faz zahartowanych i wzmocnionych w określonych warunkach technologicznych. W pewnym stopniu eliminuje niezgodność fizyczną lub chemiczną między fazą osnowy a fazą hartowania oraz zapewnia stabilność termodynamiczną fazy osnowy i fazy hartowania.

W przypadku ceramiki z tlenku glinu, hartowany tlenek glinu z ziaren hodowanych anizotropowo stał się punktem zapalnym badań nad przezwyciężaniem kruchości ceramiki z tlenku glinu. Głównym mechanizmem jest kontrolowanie kierunku wzrostu ziaren kryształów tlenku glinu za pomocą środków technologicznych, tak aby wyrastały one w pręty i długie kolumny wzdłuż pewnych płaszczyzn kryształów, co ma efekt hartowania podobny do wiskerów. Pod wpływem obciążenia zewnętrznego na końcu pęknięcia występuje metoda pomostowa; a ten anizotropowo wyhodowany tlenek glinu będzie również wytwarzał mechanizmy hartowania, takie jak wyciąganie i pękanie, co poprawia ciągliwość całej ceramiki z tlenku glinu.

4, hartowanie ze zmianą fazy;

Jest to formuła wzmacniająca, która została zbadana stosunkowo wcześnie i powszechnie. Tworzy sztucznie dużą liczbę bardzo drobnych pęknięć w materiale, aby pochłaniać energię i zapobiegać propagacji pęknięć. Wśród nich główny nacisk kładzie się na przemianę martenzytyczną ZrO2 i bardziej udanych materiałów ceramicznych, takich jak ZTA i ZTM. ZrO2 jest rozproszony w osnowie z tlenku glinu. Ze względu na różne współczynniki rozszerzalności liniowej tych dwóch, podczas chłodzenia cząstki ZrO2 są poddawane naprężeniom ściskającym, a przemiana fazowa jest utrudniona. Następnie, gdy materiał zostanie poddany działaniu siły zewnętrznej, ciśnienie na cząsteczkach ZrO2 ulega rozluźnieniu, faza tetragonalna przechodzi w fazę jednoskośną, a w osnowie powstają mikropęknięcia po rozszerzeniu objętości, a energia pęknięcia głównego wynosi wchłonięty w celu uzyskania efektu hartowania. Jest to mechanizm hartowania z przemianą fazową wywołany naprężeniem.

W mechanizmie hartowania, oprócz indukowanego mechanizmu przejścia fazowego ZrO2, przejście fazowe powoduje zwiększenie objętości, a zjawisko ściskania z obszaru pęknięcia do obszaru niefazowego powoduje, że pęknięcie jest zamknięte, trudne do rozprzestrzeniania się i może poprawiają również wytrzymałość. Niektórzy badacze używali ZrO2 o udziale objętościowym od 10% do 30% do przygotowania ceramiki ZTA i stwierdzili, że gdy udział objętościowy ZrO2 wynosił 20%, efekt hartowania był najlepszy.

Technologia hartowania ceramiki będzie w przyszłości gorącą technologią w przemyśle materiałowym. Jeśli wrodzoną wysoką wytrzymałość, odporność na wysokie temperatury, niski współczynnik rozszerzalności i inne cechy materiałów ceramicznych można połączyć z wysoką wytrzymałością, będzie to materiał o wysokiej wydajności pożądany przez przemysł materiałowy i będzie stosowany w szerokim zakresie pola. Oto krótkie wprowadzenie do niektórych zastosowań ceramiki z tlenku glinu.

(1) Aspekty mechaniczne

Wytrzymałość na zginanie spieków ceramicznych z tlenku glinu może osiągnąć 250 MPa, a produkty prasowane na gorąco mogą osiągnąć 500 MPa. Twardość ceramiki z tlenku glinu w skali Mohsa może osiągnąć 9, a także doskonałą odporność na zużycie, dzięki czemu jest szeroko stosowana w produkcji narzędzi, kul zawórs, ściernice, gwoździe ceramiczne, łożyska itp., w tym narzędzia ceramiczne z tlenku glinu i przemysłowe zawórs są używane Najszerszy.

Narzędzie ceramiczne z tlenku glinu

Optymalna prędkość cięcia narzędzi ceramicznych z tlenku glinu jest wyższa niż w przypadku zwykłych narzędzi z węglika spiekanego, co może znacznie poprawić wydajność cięcia różnych materiałów. W wyniku wielu badań przeprowadzonych przez naukowców inne składniki są dodawane w celu utworzenia dwóch faz lub występują w postaci roztworu stałego w ceramice kompozytowej na bazie tlenku glinu i ceramice wzmacnianej wiskersami. Technologie te rekompensują wady ceramiki z czystego tlenku glinu, poprawiając w ten sposób jej wydajność cięcia i trwałość.

(2) Elektronika/elektryczność

Jeśli chodzi o elektronikę i elektryczność, istnieją różne płyty bazowe z tlenku glinu, podłoża, membrany ceramiczne, ceramika przezroczysta, ceramika elektroizolacyjna z różnych materiałów ceramicznych z tlenku glinu, materiały elektroniczne, materiały magnetyczne itp., wśród których stosuje się przezroczystą ceramikę i podłoża z tlenku glinu. najszerszy.

Ceramika przezroczysta z tlenku glinu

Obecnie przezroczysta ceramika stanowi ważną granicę w badaniach i zastosowaniach materiałów. Jako nowy materiał, przezroczysta ceramika, oprócz szerokiego zakresu przepuszczalności światła, ma również wysoką przewodność cieplną, niską przewodność elektryczną, wysoką twardość, wysoką wytrzymałość, niską stałą dielektryczną i straty dielektryczne, odporność na zużycie i korozję Szereg zalet takich jak dobry seks.

Podłoże ceramiczne z tlenku glinu

Podłoża ceramiczne z tlenku glinu mają doskonałe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość mechaniczna, dobra izolacja i wysoka odporność na światło, i są szeroko stosowane w wielowarstwowych podłożach ceramicznych do okablowania, opakowaniach elektronicznych i podłożach opakowań o dużej gęstości.

(3) Przemysł chemiczny

W zastosowaniach chemicznych ceramika z tlenku glinu ma również szeroki zakres zastosowań, takich jak ceramiczne kulki z wypełniaczem chemicznym z tlenku glinu, nieorganiczne membrany mikrofiltracyjne i powłoki odporne na korozję. Wśród nich najczęściej badano i stosowano membrany i powłoki ceramiczne z tlenku glinu.

(4) Aspekty medyczne

W medycynie tlenek glinu jest częściej używany do wytwarzania sztucznych kości, sztucznych stawów, sztucznych zębów i tak dalej. Ceramika z tlenku glinu ma doskonałą biokompatybilność, obojętność biologiczną, stabilność fizyczną i chemiczną, wysoką twardość i wysoką odporność na zużycie i jest idealnym materiałem do preparacji sztucznych kości i sztucznych stawów. Ma jednak te same wady, co inne materiały ceramiczne, takie jak wysoka kruchość, niska odporność na pękanie, duża trudność w technologii obróbki i złożona technologia, dlatego potrzebne są dalsze badania i zastosowanie.

(5) Architektura/Urządzenia sanitarne/Ceramika

W budowlanej ceramice sanitarnej produkty można zobaczyć wszędzie, takie jak ceramiczne cegły okładzinowe z tlenku glinu, środki mielące, wałki, ceramiczne rury ochronne i materiały ogniotrwałe z tlenku glinu. Wśród nich najczęściej stosowane są mielniki kulowe z tlenku glinu.

Urok materiałoznawstwa polega na uczeniu się od siebie nawzajem mocnych stron i tworzeniu idealnych materiałów. Oprócz powyższych zastosowań ceramika z tlenku glinu jest również szeroko stosowana w innych dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak lotnictwo, wysokotemperaturowe piece przemysłowe, zbrojenie kompozytowe i inne dziedziny. W związku z ciągłym rozwojem technologii hartowania, materiały ceramiczne z tlenku glinu z pewnością będą miały lepszą wydajność, a pole zastosowania będzie szersze.

Link do tego artykułu: Wprowadzenie do wydajności materiałów ceramicznych z tlenku glinu

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Wprowadzenie do wydajności materiałów ceramicznych z tlenku glinuMetalowa blacha, beryl, stal węglowa, magnez, 3D drukowanie, precyzja Obróbka CNC usługi dla przemysłu ciężkiego, budowlanego, rolniczego i hydraulicznego. Nadaje się do tworzyw sztucznych i rzadkich obróbka stopów. Może toczyć części o średnicy do 15.7 cala. Procesy obejmują obróbka szwajcarskaprzeciąganie, toczenie, frezowanie, wytaczanie i gwintowanie. Zapewnia również polerowanie metali, malowanie, szlifowanie powierzchni i wał usługi prostowania. Zakres produkcji wynosi do 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do śrub, złączy, Łożyskopompa, biegobudowa skrzynkowa, suszarka bębnowa i aplikacje z obrotowym zaworem zasilającym. PTJ opracuje strategię z Tobą, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( [email protected] ) bezpośrednio do nowego projektu.