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            氧化鋁陶瓷的應用及性能

            2019-08-12 09:16:00

              氧化鋁陶瓷是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料,工程實際應用的氧化鋁陶瓷一般Al2O3含量在75%~99.9%之間。通常以配料中的Al2O3含量來分類,含量在75%左右稱為“75”瓷,含量在85%的稱為“85”瓷,含量在95%的為“95”瓷,含量在99%的為“99”瓷。

              Al2O3陶瓷的性能

              Al2O3瓷的用途非常廣泛,因Al2O3含量的不同,其性能便有所不同,用途也各異。

              1.機械強度高

              Al2O3瓷燒結產品的抗彎強度可達250MPa,熱壓產品可達500MPa。Al2O3成分愈純,強度愈高。強度在高溫下可維持到900℃,如下圖所示。利用Al2O3瓷的機械強度,可制成裝置瓷和其他機械構件。Al2O3陶瓷的莫氏硬度可達到9,加上具有優良的抗磨損性能等,所以廣泛地用于制造刀具、球醬294閥、磨輪、陶瓷釘、軸承等,其中以Al2O3陶瓷刀具和工業用閥應用廣。

            氧化鋁陶瓷抗彎強度與溫度的關系

              氧化鋁陶瓷抗彎強度與溫度的關系

              2.電阻率高,電絕緣性能好

              常溫電阻率1015Ω·cm,絕緣強度15kV/mm,利用其絕緣性和強度,可以制成基板、管座、火花塞、電路外殼。

              3.硬度高

              莫氏硬度為9,加上優良的抗磨損性,所以廣泛地用以制造刀具、磨輪、磨料、拉絲模、擠壓模、軸承等。用Al2O3陶瓷刀具加工汽車發動機和飛機零件時,能夠以高的切削速度獲得高的精度。

              4.熔點高,抗腐蝕

              熔點2050℃,能較好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金屬的侵蝕。對NaOH、玻璃、爐渣的侵蝕也有很高的抵抗能力。在惰性氣氛中不與Si、P、Sb、Bi作用。因此可用作耐火材料、爐管、玻璃拉絲坩、空心球、纖維、熱電偶保護套等。

              5.化學穩定性優良

              許多復合的硫化物、磷化物、砷化物、氯化物、氮化物、溴化物、碘化物、氧化物以及硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸不與Al2O3作用。因此Al2O3可以制成純金屬和單晶生長的坩鍋、人體關節、人工骨等。

              6.光學特性

              可以制成透光材料(透明Al2O3瓷),用以制造鈉蒸氣燈管、微波整流罩、紅外窗口、激光振蕩元件等。

              7.離子導電性

              用作太陽能電池材料和蓄電池材料。


              Al2O3陶瓷的主要應用

              1.機械方面

              Al2O3陶瓷刀具由于具有硬度高、高溫力學性能強、耐磨性能好、化學穩定性好、不易與金屬發生黏結等特點,大量應用于硬材料切割、高速鋼切割、超高速切割等一些難加工材料的切割。Al2O3陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬質合金刀具高,可大幅提高對不同材料的切削效率。

             ?、偌傾l2O3陶瓷刀具

              純Al203陶瓷刀具是指僅含有少量其他氧化物的高純Al2O3陶瓷,其中Al2O3純度99%以上。在純Al2O3陶瓷中可以添加Zr02作為燒結助劑來提高它的斷裂韌性。在制備陶瓷刀具中實現了對原來純度和晶粒尺寸的有效控制,以及添加其他成分構成兩相或以固溶體形式存在于基體之中的Al2O3基復合陶瓷和晶須增強陶瓷。這些技術彌補了純Al2O3陶瓷的不足,從而提高了它的切削性能和耐用度。因為純Al2O3陶瓷刀具高溫性能、耐磨損性較好,但抗彎強度較低、抗抗沖擊能力差的特點,目前它越來越多地被各種復合Al2O3陶瓷刀具所替代。

             ?、趶秃螦l2O3陶瓷刀具

              在復合陶瓷中,有幾種復合方向:Al2O3-碳化物陶瓷刀具、Al2O3-碳化物-金屬陶瓷刀具、Al2O3-氮化物或硼化物陶瓷刀具等。例如,Al2O3-碳化物陶瓷刀具,在Al2O3中添加一定的碳化物(TiC、WC、TaC、NbC、Mo,C、Cr,C2等)可以提高它的強度、耐磨性、抗沖擊性以及高溫性能等,在添加物之中,其中以添加TiC的應用最多,與純Al2O3陶瓷相比,Al2O3-碳化物復合陶瓷的抗彎強度無論是常溫還是高溫都優于純Al2O3陶瓷。此復合刀具適合于高速粗、精加工耐磨鑄鐵、淬硬鋼及高強度鋼等難加工材料。

            增韌Al2O3陶瓷刀具

             ?、墼鲰gAl2O3陶瓷刀具

              增韌Al2O3陶瓷刀具是指在Al2O3基體中添加增韌或增強材料。目前常用的增韌方法有:Zr02相變增韌、晶須增韌、第二相顆粒彌散增韌等。

              2.工業方面

              目前,工業用閥門種類繁多,氧化鋁工業用閥常用的是旋塞閥、閘閥、截止閥、球閥等。

              球閥:球閥的主要特點是本身結構緊湊,密封可靠,結構簡單,維修方便,密封面與球面常在閉合狀態,不易被介質沖蝕,易于操作和維修,適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質,而且還適用于工作條件惡劣的介質,如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等,在各行業得到廣泛的應用。

              旋塞閥:它廣泛地應用于油田開采、輸送和精練設備中,同時也廣泛用于石油化工、化工、煤氣、天然氣、液化石油氣、暖通行業以及一般工業中。

              閘閥、截止閥:它可廣泛用于自來水、污水、建筑、石油、化工、食品、醫藥、輕紡、電力、船舶、冶金、能源系統等體管線上作為調節和截流裝置使用。

              95%Al2O3陶瓷密封環和球閥

              3.電子、電力方面

              在電子、電力方面,有各種Al2O3陶瓷底板、基片、陶瓷膜、透明陶瓷以及各種Al2O3陶瓷電絕緣瓷件、電子材料、磁性材料等,其中以Al2O3透明陶瓷和基片應用最廣。

              4.化工方面

              在化工應用方面Al2O3陶瓷也有較廣泛的用途,如Al2O3陶瓷化工填料球、無機微濾膜、耐腐蝕涂層等,其中以Al2O3陶瓷膜、涂層研究和應用多。

            Al2O3陶瓷化工填料球

             ?、貯l2O3陶瓷膜:膜分為有機高分子膜和無機膜等,自20世紀80年代以來,Al2O3陶瓷膜特別是多孔Al2O3陶瓷膜的研制與開發得到了大幅度的提升,在膜領域占據了重要的地位。Al2O3陶瓷膜在凈化工業用水加工、海水淡化、氣體分離、催化反應等方面都具有大量的應用,因此陶瓷無機膜日益受到科技界與工業界的廣泛關注。

             ?、贏l2O3涂層:鈦合金材料高溫氧化嚴重,為了提高其使用性能,可以在鈦合金材料表面涂覆Al2O3涂層,這樣也可以使鈦合金材料的耐腐蝕和抗高溫氧化等特性提高。

              5.醫學方面

              在醫學方面Al2O3更多的是用于制造人工骨、人工關節、人工牙齒等。Al2O3陶瓷具有優良的生物相容性、生物惰性、理化穩定性及高硬度、高耐磨性,是制備人造骨和人造關節的理想材料。但它具有和其他陶瓷材料一樣的缺點,如脆性大、斷裂韌性低、機加工技術難度高、工藝復雜等,因此需要進一步研究應用。

              6.建筑衛生陶瓷方面

              在建筑衛生陶瓷方面,Al2O3陶瓷產品隨處可見,如Al2O3陶瓷襯磚、研磨介質、棍棒、陶瓷保護管以及Al2O3質耐火材料等。其中以Al2O3球磨介質應用最廣。Al2O3球磨介質具有合適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕且價格低廉等特點,因此大部分的建筑衛生陶瓷方面的原材料都用Al2O3球磨介質加工。

              7.其他方面

              Al2O3陶瓷是目前新材料中研究最多、應用最廣的材料之一,除了以上的幾種應用外,它還廣泛應用于其他一些高科技領域,如航空航天、高溫工業爐、復合增強等領域。

             ?、俸娇蘸教?

              在航空航天方面應用較多的是Al2O3基纖維,它具有高強度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等多種性能。Al2O3可以制備成高溫耐熱纖維,用于航天飛機上的隔熱瓦和柔性隔熱材料等。不僅如此,利用Al2O3纖維還可以用來增強金屬基和陶瓷基復合材料,大量用于超音速噴氣式飛機中的噴管及火箭發動機中的墊圈。

             ?、诟邷毓I爐

              在高溫工業爐領域中主要是用Al2O3基短纖維材料作為保溫耐火材料,因為它具有密度小、隔熱性好、熱容量小等優點。這些優點不僅可以減輕高溫爐的重量,而且使高溫爐控溫精確,進而更加節能。

             ?、蹚秃显鰪?

              Al2O3纖維增強金屬基復合材料具有力學性能好、耐磨性高、膨脹系數低、硬度高等特點,這是因為Al2O3纖維與金屬基體之間浸潤性好、界面反應低。這些材料已經在汽車活塞、空氣壓縮機葉片的制造中得到了應用。Al2O3纖維還與樹脂的結合性好,因此可以制備成Al2O3/樹脂復合材料,它具有彈性大、硬度高等特點,可應用于釣魚竿、高爾夫球桿、滑雪板、網球拍等體育器材制造行業。

                 上面文章就是氧化鋁陶瓷的應用及性能的介紹。歡迎大家查看。

              淄博云峰工業陶瓷有限公司始建于2001年,主要產品有中低濃 除渣器,高濃除渣器, 氧化鋁陶瓷,氧化鋁制品,耐磨陶瓷管道,脫水元件,礦山設備及配件等,垂詢熱線:13806435563。

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