Proprietățile cheie ale ceramicii cu alumină
Utilitatea aluminei provine din setul său bine echilibrat de proprietăți:
1. Duritate ridicată: este foarte dur și rezistent la uzură, ceea ce îl face excelent pentru aplicații care implică abraziune. Ocupă locul 9 pe scara Mohs de duritate minerală (chiar sub diamant, care este 10).
2. Izolație electrică excelentă: Are rezistivitate electrică foarte mare, chiar și la temperaturi ridicate. Aceasta este domeniul său de aplicare principal.
3. Punct de topire ridicat: Poate rezista la temperaturi foarte ridicate (până la ~1750°C sau 3180°F), făcându-l potrivit pentru medii cu temperaturi ridicate.
4. Rezistență mecanică bună: Are o rezistență bună la compresiune, ceea ce înseamnă că poate suporta sarcini grele fără a se deforma.
5. Inerție chimică: este foarte rezistent la coroziune de către o gamă largă de acizi, alcalii și alte substanțe chimice dure.
6. Eficient din punct de vedere al costurilor: în comparație cu alte ceramice avansate, cum ar fi zirconia sau nitrura de siliciu, alumina este în general mai puțin costisitoare de produs, ceea ce contribuie la utilizarea sa pe scară largă.
Slăbiciunea sa relativă (pentru context):
# Rezistă rezistență la fractură: în comparație cu zirconia, alumina este mai fragilă. Este puternic, dar un impact puternic sau un defect critic îl pot face să se crape mai ușor decât zirconia întărită prin transformare.
Cum este fabricată ceramica cu alumină?
Procesul de fabricație este similar în principiu cu alte ceramice avansate, cum ar fi carbura de siliciu sinterizată despre care am discutat:
1. Materia primă: Procesul începe cu o pulbere fină, purificată de oxid de aluminiu (Al₂O₃). Nivelul de puritate este un factor cheie în determinarea proprietăților finale.
2. Formare (formare): pulberea este amestecată cu lianți și procesată într-un corp „verde” (nears) folosind tehnici precum:
* Presare uscată: pentru forme simple, cum ar fi plăci, substraturi și șaibe.
* Extrudare: Pentru forme lungi și continue, cum ar fi tuburi sau tije.
* Turnare prin injecție: pentru forme complexe, complicate.
* Presare izostatică: Aplicarea unei presiuni egale din toate părțile pentru o densitate mai uniformă.
3. Sinterizare: Partea „verde” este arse într-un cuptor cu temperatură ridicată la temperaturi cuprinse între 1.500°C și 1.800°C (2.730°F - 3.270°F). În timpul sinterizării, particulele de pulbere difuzează și se leagă împreună la granițele lor, micșorându-se semnificativ și formând o ceramică policristalină densă, solidă.
Aplicații ale ceramicii cu alumină
Proprietățile sale îl fac indispensabil în multe industrii:
# Electronică și electricitate: zona de aplicare numărul 1.
* Substraturi pentru circuite electronice (tabla verde din interiorul computerului).
* Izolatoare pentru bujii, echipamente de înaltă tensiune și linii de transmisie a energiei electrice.
* Carcase pentru senzori și pachete electronice.
# Componente de uzură industrială:
* Garnituri de pompare si rulmenti care trebuie sa reziste fluidelor abrazive.
* Filiere de trefilare și ghidaje textile.
* Căptușeli rezistente la abraziune pentru țevi și echipamente.
# Medical:
* Bilele protetice ale articulației șoldului și căptușelile de socket (deși zirconia este, de asemenea, comună).
* Brackets si implanturi dentare .
* Instrumente chirurgicale pentru inerția și capacitatea lor de a fi sterilizate.
# Industria chimică și de proces:
* Tuburi, creuzete și căptușeli pentru manipularea substanțelor chimice corozive și a metalelor topite la temperaturi ridicate.
# Bunuri de consum:
* Lame de foarfecă în saloanele de coafură de ultimă generație.
* Dale pentru armuri antiglonț (în forme compozite).
* Medii de măcinat pentru măcinare și dispersare.
Comparație cu zirconiu și carbură de siliciu
Pentru a o pune în context cu ceramica despre care am discutat:
# vs. Zirconia: Alumina este mai dura și mai rezistentă la uzură, dar mai puțin dură (mai fragilă). Zirconia este alegerea pentru aplicații cu impact ridicat, în timp ce alumina excelează în abraziunea pură. Alumina este, de asemenea, un izolator electric mai bun și, în general, mai ieftin.
# vs. Carbură de siliciu: Alumina are o conductivitate termică mai mică și o temperatură maximă de serviciu mai mică decât SiC. SiC este mai bun pentru aplicații la temperaturi extreme, cum ar fi elementele cuptorului sau duzele de rachetă. Cu toate acestea, alumina este mai ușor de fabricat în forme complexe și este un izolator electric superior.
Pe scurt, ceramica cu alumină este piatra de temelie a ceramicii avansate, versatilă, fiabilă și rentabilă. Deși s-ar putea să nu fie cel mai bun din nicio categorie (cu excepția izolației electrice), performanța sa excelentă completă îl face prima alegere pentru o varietate uluitoare de aplicații industriale și de consum.
S-ar putea să vă placă: Ceramica cu zirconiu, Ceramica cu nitrură de siliciu
