Giới thiệu về hiệu suất của vật liệu gốm Alumina
Trong số các ôxít có nhiệt độ nóng chảy trên 2000 ° C, gốm sứ nhôm là vật liệu dẻo và rẻ nhất. Gốm sứ Alumina là chất liệu gốm sứ với phần thân là chất nhôm (Alumin) là chính. Gốm alumin có độ bền cơ học cao, độ cứng cao, tổn hao điện môi tần số cao thấp, và do có nguồn nguyên liệu rộng, giá thành tương đối rẻ và công nghệ chế biến hoàn thiện nên nó được sử dụng rộng rãi trong điện tử, thiết bị điện, máy móc, dệt may và Hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác.
Điều này cũng khẳng định vị trí cao của nó trong lĩnh vực vật liệu gốm sứ. Được biết, gốm alumina hiện là loại vật liệu gốm oxit lớn nhất trên thế giới. Trong bài viết này, biên tập viên của Xianji.com sẽ giới thiệu chi tiết cho bạn về vật liệu gốm alumina.
Cấu trúc của vật liệu gốm alumina thuộc loại corundum, có đặc điểm liên kết ion, khiến hệ trượt kém hơn nhiều so với kim loại, dẫn đến thiếu độ bền và độ dẻo nhất định. Do đó, độ bền đứt gãy thấp, điều này hạn chế đáng kể việc ứng dụng rộng rãi gốm alumina. Vậy các phương pháp làm cứng chính cho gốm alumina là gì?
1. Tăng cường cấu trúc lớp
Các vật liệu tự nhiên như tre, vỏ sò, v.v. có hiệu suất tổng thể tốt vì cấu trúc của chúng được phân bố thành từng lớp. Mọi người lấy cảm hứng từ những cấu trúc tự nhiên này và sử dụng cấu trúc sinh học để cải thiện độ giòn và độ dẻo dai của vật liệu gốm.
Vật liệu gốm composite nhiều lớp bao gồm nhiều lớp vật liệu. Mô đun đàn hồi và hệ số giãn nở tuyến tính của mỗi lớp là khác nhau, từ đó gây ra ứng suất vĩ mô giữa các lớp và ứng suất nén trên bề mặt. Khi chịu tác dụng của ngoại lực, năng lượng biến dạng có thể được hấp thụ đến mức tối đa và vết nứt có thể bị lệch và uốn cong nhiều lần dọc theo giao diện. Để đạt được mục đích cải thiện tính chất bề mặt và độ dẻo dai tổng thể.
Ví dụ: gốm sứ phân lớp Alumina/Ni, hệ số giãn nở tuyến tính của niken gấp khoảng) lần so với alumina, tạo ra ứng suất trong lớp alumina và có khả năng làm lệch vết nứt lớn nên vật liệu có độ dẻo dai tốt hơn.
Gốm sứ phân lớp là một loại vật liệu mới có triển vọng rộng rãi, nhưng nhược điểm chính là lớp xen kẽ yếu sẽ làm giảm độ bền của vật liệu, đồng thời các tính chất song song và vuông góc với lớp xen kẽ khá khác nhau và có tính dị hướng. Do đó, các chuyên gia trong ngành đã đưa ra ý tưởng sử dụng lớp xen kẽ chắc chắn để chuẩn bị lớp xen kẽ bền ZTA/alumina có độ bền va đập hơn 10 Mpa.m1/2, gấp 2.8 lần so với vật liệu ZTA và 5.6 lần so với vật liệu ZTA. gốm sứ alumina. Một số nhà khoa học đã mô phỏng gốm composite nhiều lớp thông qua máy tính và nhận thấy rằng nếu độ bền của vật liệu lớp mềm quá cao hoặc quá thấp thì độ dẻo dai tổng thể sẽ giảm và tỷ lệ độ dày của lớp cứng và lớp mềm so với mô đun đàn hồi sẽ được tăng lên và tính đồng nhất của lớp cứng sẽ đồng đều. Có thể cải thiện độ dẻo dai của gốm sứ. Điều này cung cấp những ý tưởng nghiên cứu và phương pháp tối ưu hóa nhất định cho gốm sứ cường lực phân lớp.
2. Gia cố bằng sợi composite
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu quả gia cường của sợi liên tục trên gốm sứ lớn hơn các phương pháp gia cường khác và đây là độ bền cao nhất mà dòng gốm có thể đạt được cho đến nay, có thể đạt khoảng 20Mpa.m1/2, vì vậy đây là một cách rất hiệu quả để cải thiện độ giòn của vật liệu gốm.
Phương pháp này phân tán các sợi có độ bền và mô đun đàn hồi cao hơn trong nền gốm. Dưới tác dụng của ngoại lực, một phần tải trọng của vật liệu composite do sợi chịu đựng, nhằm giảm tải trọng của chính ma trận. Hơn nữa, khi sợi trong ma trận bị đứt khi mang lực lớn hơn sức bền của nó thì sợi sẽ có cơ chế kéo ra. Ngoài ra, các sợi này còn có cầu nối vết nứt và độ lệch trong ma trận để ngăn chặn sự lan truyền vết nứt. Ba cơ chế làm cứng này phối hợp với nhau để cải thiện đáng kể độ dẻo dai của vật liệu gốm.
Hiện nay, các loại sợi được sử dụng cho gốm alumina chủ yếu bao gồm sợi carbon, sợi cacbua silic, sợi nhôm silicat, v.v. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc tăng tỷ lệ chiều dài trên đường kính của sợi có thể cải thiện hiệu quả làm bền. Ở dạng sử dụng sợi, dây bện ba chiều bằng sợi có tác dụng làm bền tốt hơn. Tương tự như sợi, có nhiều râu hơn để làm cứng sứ alumina và hiệu quả cũng rất tốt. Bởi vì râu là những sợi ngắn có cấu trúc đơn tinh thể và đường kính rất nhỏ (thường dưới 3 um). Nó có ít khuyết tật về tinh thể, sự sắp xếp nguyên tử có trật tự cao và độ bền của nó gần bằng giá trị lý thuyết của lực liên kết giữa các nguyên tử lân cận. Lý thuyết và thực tiễn đã chứng minh rằng việc áp dụng nó vào việc làm cứng gốm sứ có tác dụng nhất định trong việc cải thiện độ dẻo dai. Nếu các loại râu cacbua silic (phần khối lượng lên tới 20% -30%) được đưa vào gốm sứ làm từ alumina, thì độ bền của phân đoạn có thể đạt tới 8-8.5 Mpa.m1/2.
Ngoài các cơ chế làm cứng râu như kéo ra, làm lệch vết nứt, bắc cầu vết nứt và ghim thì độ bền cao của chính nó cũng là một lý do. Do đó, về mặt lý thuyết, việc tăng độ bền của râu, giảm mô đun đàn hồi của nó và tăng tỷ lệ khung hình có thể cải thiện hiệu quả làm cứng. Nhược điểm của sứ alumina được gia cố bằng sợi và sợi là khó đảm bảo độ đồng đều khi trộn.
3, tự làm cứng
Cái gọi là tự tăng cường đề cập đến sự phát triển của các giai đoạn được tăng cường và gia cố trong các điều kiện công nghệ nhất định. Nó loại bỏ sự không tương thích vật lý hoặc hóa học giữa pha ma trận và pha đông cứng ở một mức độ nhất định và đảm bảo sự ổn định nhiệt động của pha ma trận và pha đông đặc.
Đối với gốm alumina, alumina được gia cố bằng hạt được trồng theo phương pháp dị hướng đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong việc khắc phục tính giòn của gốm alumina. Cơ chế chính là điều khiển hướng phát triển của các hạt tinh thể alumina thông qua các biện pháp công nghệ, để nó phát triển thành các thanh và cột dài dọc theo các mặt phẳng tinh thể nhất định, có tác dụng làm cứng tương tự như râu. Khi chịu tác dụng của tải trọng bên ngoài, phương pháp bắc cầu xảy ra ở phần đuôi vết nứt; và alumina phát triển dị hướng này cũng sẽ tạo ra các cơ chế làm cứng như kéo ra và làm lệch vết nứt, giúp cải thiện độ dẻo dai của toàn bộ gốm alumina.
4, tăng cường thay đổi pha
Đây là công thức gia cường đã được nghiên cứu tương đối sớm và phổ biến. Nó tạo ra một số lượng lớn các vết nứt rất mịn trong vật liệu một cách nhân tạo để hấp thụ năng lượng và ngăn chặn sự lan truyền vết nứt. Trong số đó, trọng tâm chính là sự biến đổi martensitic của ZrO2 và các vật liệu gốm thành công hơn như ZTA và ZTM. ZrO2 được phân tán trong nền alumina. Do cả hai hệ số giãn nở tuyến tính khác nhau nên trong quá trình làm mát, các hạt ZrO2 phải chịu ứng suất nén và sự thay đổi pha bị cản trở. Sau đó, khi vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực, áp suất lên các hạt ZrO2 giảm đi, pha tứ giác chuyển thành pha đơn tà và các vết nứt vi mô được tạo ra trong ma trận sau khi giãn nở thể tích và năng lượng của vết nứt chính là hấp thụ để đạt được hiệu quả làm cứng. Đây là cơ chế làm cứng chuyển pha do ứng suất gây ra.
Trong cơ chế biến cứng, ngoài cơ chế chuyển pha cảm ứng của ZrO2, quá trình chuyển pha tạo ra sự giãn nở thể tích, hiện tượng ép từ vùng vết nứt sang vùng chuyển pha không pha khiến vết nứt bị đóng lại, khó lan truyền và có thể cũng cải thiện độ dẻo dai. Một số nhà nghiên cứu đã sử dụng ZrO2 với tỷ lệ thể tích từ 10% đến 30% để chế tạo gốm ZTA và nhận thấy rằng khi tỷ lệ thể tích của ZrO2 là 20% thì hiệu quả làm cứng là tốt nhất.
Công nghệ cường lực gốm sứ sẽ là công nghệ hot trong ngành vật liệu trong thời gian dài trong tương lai. Nếu độ bền cao vốn có, khả năng chịu nhiệt độ cao, hệ số giãn nở thấp và các đặc tính khác của vật liệu gốm có thể được kết hợp với độ bền cao, thì nó sẽ là vật liệu hiệu suất cao được ngành công nghiệp vật liệu thèm muốn và nó sẽ được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. lĩnh vực. Dưới đây là phần giới thiệu ngắn gọn về một số ứng dụng của gốm alumina.
(1) Khía cạnh cơ học
Độ bền uốn của các sản phẩm thiêu kết gốm alumina có thể đạt tới 250MPa và các sản phẩm ép nóng có thể đạt tới 500MPa. Độ cứng Mohs của gốm alumina có thể đạt tới 9, cộng với khả năng chống mài mòn tuyệt vời nên được sử dụng rộng rãi trong sản xuất dụng cụ, bóng vans, bánh mài, đinh gốm, vòng bi, v.v., trong đó có dụng cụ gốm alumina và công nghiệp vans được sử dụng rộng rãi nhất.
Dụng cụ gốm Alumina
Tốc độ cắt tối ưu của dụng cụ gốm alumina cao hơn so với dụng cụ cacbua xi măng thông thường, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả cắt của các vật liệu khác nhau. Với rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học, các thành phần khác được thêm vào để tạo thành hai pha hoặc tồn tại dưới dạng dung dịch rắn trong gốm composite gốc alumina và gốm gia cố râu. Những công nghệ này bù đắp những thiếu sót của gốm alumina nguyên chất, từ đó cải thiện hiệu suất cắt và độ bền của nó.
(2) Điện/điện tử
Về mặt điện tử và điện, có nhiều loại tấm đế gốm alumina, chất nền, màng gốm, gốm trong suốt và nhiều loại gốm cách điện bằng gốm alumina, vật liệu điện tử, vật liệu từ tính, v.v., trong đó sử dụng gốm và chất nền trong suốt alumina. rộng nhất.
Gốm sứ trong suốt Alumina
Hiện nay, gốm trong suốt là một lĩnh vực quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng vật liệu. Là một vật liệu mới nổi, gốm trong suốt, ngoài khả năng truyền ánh sáng rộng, còn có tính dẫn nhiệt cao, độ dẫn điện thấp, độ cứng cao, độ bền cao, hằng số điện môi thấp và mất điện môi, chống mài mòn và chống ăn mòn. chẳng hạn như tình dục tốt.
Chất nền gốm Alumina
Chất nền gốm Alumina có các đặc tính tuyệt vời như độ bền cơ học cao, cách nhiệt tốt và khả năng chống ánh sáng cao và được sử dụng rộng rãi trong chất nền gốm dây nhiều lớp, bao bì điện tử và chất nền bao bì mật độ cao.
(3) Công nghiệp hóa chất
Trong các ứng dụng hóa học, gốm alumina cũng có nhiều ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như bóng độn hóa chất gốm alumina, màng vi lọc vô cơ và lớp phủ chống ăn mòn. Trong số đó, màng và lớp phủ gốm alumina được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất.
(4) Khía cạnh y tế
Trong y học, alumina được sử dụng nhiều hơn để chế tạo xương nhân tạo, khớp nhân tạo, răng nhân tạo, v.v. Gốm Alumina có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, tính trơ sinh học, tính ổn định vật lý và hóa học, độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao, là vật liệu lý tưởng để chế tạo xương nhân tạo và khớp nhân tạo. Tuy nhiên, nó có những nhược điểm giống như các vật liệu gốm sứ khác như độ giòn cao, độ bền gãy thấp, độ khó công nghệ gia công cao và công nghệ phức tạp nên cần nghiên cứu và ứng dụng thêm.
(5) Kiến trúc/Vệ sinh/Gốm sứ
Trong xây dựng gốm sứ vệ sinh, các sản phẩm có thể được nhìn thấy ở khắp mọi nơi, chẳng hạn như gạch lót gốm alumina, vật liệu nghiền, con lăn, ống bảo vệ gốm và vật liệu chịu lửa alumina. Trong số đó, phương tiện nghiền bi alumina được sử dụng rộng rãi nhất.
Sức hấp dẫn của khoa học vật liệu là học hỏi điểm mạnh của nhau và tạo ra những vật liệu lý tưởng. Ngoài các ứng dụng trên, gốm alumina còn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghệ cao khác, như hàng không vũ trụ, lò công nghiệp nhiệt độ cao, gia cố composite và các lĩnh vực khác. Trong sự phát triển không ngừng của công nghệ gia cường, vật liệu gốm alumina chắc chắn sẽ có hiệu suất tốt hơn và lĩnh vực ứng dụng sẽ rộng rãi hơn.
Liên kết đến bài viết này : Giới thiệu về tính năng của vật liệu gốm alumina
Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/,thanks!
Tấm kim loại, berili, thép cacbon, magiê, 3D in, độ chính xác Cơ khí CNC dịch vụ cho các ngành thiết bị nặng, xây dựng, nông nghiệp và thủy lực. Thích hợp cho nhựa và hiếm gia công hợp kim. Nó có thể biến các bộ phận có đường kính lên đến 15.7 inch. Các quy trình bao gồm gia công thụy sĩ, chuốt, tiện, phay, doa và ren. Nó cũng cung cấp đánh bóng kim loại, sơn, mài bề mặt và thân cây dịch vụ ép tóc. Phạm vi sản xuất lên đến 50,000 chiếc. Thích hợp cho vít, khớp nối, mang, bơm, bánhhộp đựng, máy sấy thùng phuy và các ứng dụng van cấp liệu quay .PTJ sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả về chi phí nhất nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.
- Gia công 5 trục
- Cnc phay
- Cnc quay
- Công nghiệp gia công
- Quá trình chạy máy
- Xử lý bề mặt
- Gia công kim loại
- Gia công nhựa
- Khuôn luyện kim bột
- Đúc chết
- Phòng trưng bày các bộ phận
- Bộ phận kim loại ô tô
- Bộ phận máy móc
- Tản nhiệt LED
- Bộ phận xây dựng
- Bộ phận di động
- Bộ phận y tế
- Phần điện tử
- Gia công phù hợp
- Phụ tùng xe đạp
- Gia công nhôm
- Gia công titan
- Gia công thép không gỉ
- Gia công đồng
- Gia công đồng thau
- Gia công siêu hợp kim
- Gia công Peek
- Gia công UHMW
- Gia công Unilate
- Gia công PA6
- Gia công PPS
- Gia công Teflon
- Gia công Inconel
- Gia công thép công cụ
- Vật liệu khác