Nodilumizturīgas keramikas attīstības vēsture
Alumīnija oksīda keramikas materiāla priekšrocības ir augsta cietība, izturība pret augstu temperatūru, izturība pret koroziju, nodilumizturība un citas nesalīdzināmas metāla materiālu priekšrocības. Tam ir plašs izejvielu klāsts un zemas cenas, kas ir nepārspējamas ar citiem keramikas materiāliem, piemēram, silīcija karbīdam, silīcija nitrīdam un cirkonija oksīdam. Tam ir ļoti pievilcīgas pielietojuma iespējas aviācijā, aviācijā, dzinēju nodiluma daļās, instrumentos un citās jomās, un tas ir galvenā tehnoloģija un vēlamais materiāls kosmosa, kosmosa enerģētikas, metalurģijas un citās jomās. Tomēr Al2O3 keramikas materiālu ķīmiskās saites ir jonu saites. Tam ir spēcīga virzība un augsts enerģijas ietaupījums, padarot plastmasas deformāciju sarežģītu, trauslu un jutīgu pret plaisām. Alumīnija oksīda keramikas materiālu trauslums ievērojami ierobežo šī materiāla popularizēšanu un pielietojumu.
Tāpēc ir jāveic noteikti pasākumi, lai pēc iespējas pilnveidotu keramikas kristālu mikrostruktūru, no kuriem svarīgākais ir pēc iespējas vairāk attīrīt graudus, kas ievērojami uzlabos keramikas materiālu izturību pret lūzumiem. Keramika ir trausls materiāls, kura lielākā daļa plīst pie graudu robežām. Ja graudu izmērs ir mazs, lielu daļu veido graudu robežas. Sadalot gar graudu robežām, plaisu izplatīšanās ceļš kļūst līkumots. Jo smalkāki graudi, jo garāks ceļš, jo lielāka ir nepieciešama enerģija un augstāka izturība pret lūzumiem. Turklāt saķepinātā korpusa defektu (plaisu) sākotnējais izmērs ir tāds pats kā graudu izmēram. Graudus attīrot, defekta (plaisas) sākotnējais izmērs ir attiecīgi mazāks un tā lūzuma izturības vērtība ir lielāka. Redzams, ka graudainības lielumam ir liela ietekme uz lūzuma izturību. Mums vajadzētu palielināt blīvumu, vienlaikus saglabājot smalkgraudainību. Smalka kristalizācija ir atslēga, lai nodrošinātu keramikas materiālu izturību pret lūzumiem.
Pēc pamata izpratnes par Al2O3 materiālu stiprības un stingrības mehānismu, lai samazinātu Al2O3- bāzes keramikas materiālu trauslumu, papildus progresīvas sagatavošanas tehnoloģijas izmantošanai tika pētītas arī dažādas rūdīšanas metodes. Izmantojot SiC ūsu rūdīšanu, šķiedru rūdīšanu, ZrO2 fāzes transformācijas rūdīšanu, daļiņu dispersijas rūdīšanu un nanomateriālus, var panākt labu rūdīšanas efektu, taču ir dažādas pakāpes defekti, ūsu saderība ir sarežģīta, lai atrisinātu ūsu toksicitāti un tās vienmērīgu sadalījumu matricā; ja ūsu materiāls ir pārāk augsts, keramikas materiāla blīvēšana kļūs sarežģīta. Lai panāktu labu šķiedru rūdīšanas efektu, šķiedrām jābūt pilnībā piesūcinātām matricā un vienmērīgi sadalītām, taču procesā to ir grūti panākt, un šķiedru rūdīšanas kvalitāti ir grūti kontrolēt. Sprieguma ietekmē ZrO2 rada martensīta transformācijas rūdījumu, un tā rūdīšanas efekts strauji samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Daļiņu rūdīšanas efekts ir cieši saistīts ar savienojuma stiprību starp Al2O3 fāzes saskarnēm, bet daļiņu rūdīšanas rezultāts bieži samazina keramikas materiāla cietību un izturību, kā rezultātā samazinās materiāla dielektriskā stabilitāte un termiskā stabilitāte. . Efekts ir ļoti ierobežots.
Nano ZrO2 (3Y) prekursors var efektīvi novērst Al2O3 graudu patoloģisku augšanu un iegūt keramikas materiālus ar smalkiem graudiem. Lūzumu izturības uzlabošanos nodrošina nano-ZrO2 atlikušā sprieguma lauka blīvuma palielināšana, graudu rafinēšana un rūdīšana.
Tas ir nepārtrauktas pētniecības un attīstības process; un radīšana, kas veido nodilumizturīgus keramikas izstrādājumus, ko parasti izmanto mūsdienu tirgū.
