В чем разница между керамикой ZTA и керамикой на основе оксида алюминия? Глубокий анализ основных отличий и технических параметров
分类：динамика отрасли 浏览量：.80
摘要：
В области промышленной керамики алюмооксидная (Al₂O₃) керамика является одной из наиболее широко используемых конструкционных керамик, известной своими превосходными изоляционными свойствами, коррозионной стойкостью и высокой твердостью. Однако присущая традиционной алюмооксидной керамике хрупкость и относительно низкая вязкость разрушения ограничивают ее применение в условиях повышенных нагрузок и сильных ударов.
По этой причине материаловеды, используя технологию упрочнения композитной фазы, разработали более совершенную по своим характеристикам циркониевую упрочненную глиноземистую керамику ZTA. В этой статье будет проведен глубокий анализ основных различий, технических параметров и сценариев применения керамики ZTA и обычной глиноземной керамики, чтобы обеспечить авторитетную основу для выбора материала.
существоватьПромышленная керамикаполе.оксид алюминия(Al₂O₃) керамика является одной из наиболее широко используемых конструкционных керамик, известной своими превосходными изоляционными свойствами, коррозионной стойкостью и высокой твердостью. Однако присущая традиционной алюмооксидной керамике хрупкость и относительно низкая вязкость разрушения ограничивают ее применение при высоких нагрузках и сильных ударных воздействиях.
По этой причине материаловеды разработали технологию композитно-фазового упрочнения, обеспечивающую превосходные характеристики.ZTA Циркониевая керамика из упрочненного глинозема. В данной статье будет проведен глубокий анализZTA КерамикаОсновные отличия от обычной алюмооксидной керамики, технические параметры и сценарии применения, чтобы обеспечить авторитетную основу для выбора материала.
I. Основные определения и фундаментальные различия
1. общая керамика на основе оксида алюминия
- определить: Керамические материалы, изготовленные методом спекания порошка с α-глиноземом в качестве основной кристаллической фазы. Его свойства зависят в основном от чистоты глинозема (например, 92%, 95%, 99% и т. д.).
- особенности: Зрелый производственный процесс, относительно низкая стоимость, с хорошими(старый) хитрыйПрочность, твердость и электроизоляционные свойства. ОднакоХрупкость - его главный недостатоккоторый склонен к катастрофическому хрупкому разрушению под действием напряжения.
2. циркониевая упрочненная алюмооксидная керамика ZTA
- определить: полное имя - "оксид цирконияАлюмооксидная керамика с фазовыми изменениями". Она состоит из определенной доли частиц субстабильного оксида циркония тетрагональной фазы (ZrO₂), равномерно введенных в глиноземную матрицу с помощью технологии наноразмерного диспергирования.
- Основной механизмЕго превосходство обусловленоМеханизмы упрочнения фазовых превращений в диоксиде циркония. Когда материал подвергается внешнему воздействию (например, удару или стрессу), частицы тетрагональной фазы диоксида циркония внутри него претерпевают мартенситное фазовое превращение в моноклинную фазу. Этот процесс фазового превращения сопровождается объемным расширением примерно на 3%-5%, что создает сжимающее напряжение на кончике трещины, эффективно препятствуя расширению трещины и поглощая большое количество энергии.
- особенностиZTA - это не просто физическая смесь, а продуманная микроструктура.Он также сочетает в себе высокую твердость и износостойкость оксида алюминия с высокой прочностью оксида циркония.Реализован синергетический эффект "1+1 > 2".
II. Сравнение основных параметров производительности
В приведенной ниже таблице показана разница в основных технических параметрах двух типов керамики (на примере обычной промышленной марки):
| Параметры работы | Керамика из оксида алюминия общего назначения (96% Al₂O₃) | ZTA Циркониевая керамика из упрочненного глинозема | Сравнение и объяснение преимуществ |
|---|---|---|---|
| Насыпная плотность (г/см³) | 3.6 ~ 3.8 | 4.1 ~ 4.3 | В ZTA наблюдается небольшое увеличение плотности за счет введения ZrO₂ с более высокой плотностью. |
| Твердость по Роквеллу (HRA) | ≥ 85 | ≥ 88 | Оба материала обладают высокой твердостью, немного большей или равной ZTA и отличной износостойкостью. |
| Прочность на изгиб (МПа) | 300 ~ 350 | 550 ~ 800+ | Одно из основных преимуществ ZTA. Прочность увеличивается почти в два раза, а несущая способность и сопротивление разрушению значительно возрастают. |
| Вязкость разрушения (МПа-м¹/²) | 3.0 ~ 4.0 | 6.5 ~ 9.0+ | Наиболее значимые преимущества ZTA. Высокая прочность означает большую устойчивость к ударам и отслаиванию и более длительный срок службы. |
| Модуль упругости (ГПа) | 300 ~ 380 | 350 ~ 400 | Более высокий модуль упругости ZTA, лучшая жесткость и меньшая деформация под нагрузкой. |
| Коэффициент теплового расширения (×10-⁶/°C) | 7.0 ~ 8.0 | 7.5 ~ 8.5 | Оба близки по свойствам и обладают хорошей термической стабильностью. |
| Максимальная рабочая температура (°C) | 1500 ~ 1650 | 1450 ~ 1550 | Обычный глинозем немного лучше в плане устойчивости к высоким температурам, но ZTA уже удовлетворяет подавляющему большинству высокотемпературных условий. |
| стойкость к истиранию | первоклассный | отличный | Срок службы ZTA значительно превышает срок службы обычного оксида алюминия в условиях высоких нагрузок и ударного износа. |
III. Краткое описание основных достоинств
Преимущества распространенной керамики на основе оксида алюминия:
- Экономически эффективный: Снижение затрат на сырье и производство для чувствительных к затратам крупносерийных применений, где условия работы не являются экстремальными.
- Хорошая электроизоляция: Идеальный материал для изготовления электронных керамических подложек и изоляторов.
- химическая стойкость: Устойчив к большинству кислот и щелочей.
- Устойчивость к ударам и износу: Резиновая связь ниже, чем у большинства ударов, и износостойкость повышена.
Преимущества циркониевой упрочненной алюмооксидной керамики ZTA:
- Сверхвысокая прочность и ударопрочность: Эффективное решение проблемы хрупкой керамики, подходящее для жестких условий эксплуатации, где присутствуют удары, вибрация и концентрация напряжений.
- Отличная механическая прочность: Выдерживают более высокие нагрузки и могут быть разработаны с уменьшенными размерами компонентов для облегчения веса.
- Высокий срок службыСрок службы алюмооксидной керамики в несколько раз или даже десятков раз превышает срок службы обычной алюмооксидной керамики как в условиях абразивного, так и ударного износа, что приводит к повышению общей экономической эффективности.
IV. Руководство по типичным сценариям применения
Выберите распространенную керамику на основе оксида алюминия:
- Электрические и электронные: Печатные платы, керамические изоляторы, корпуса вакуумных трубок.
- металлургиягорнодобывающая промышленность: Смешивание материалов, падающие трубы/направляющие желоба, желоба/скипы, вибропитатели, скипы/тележки для руды, желоба и бункеры, коррозионностойкие футеровки.
- Износостойкие детали общего назначения: Направляющие для пряжи, насадки, подшипники скольжения.
Выбор циркониевой упрочненной алюмооксидной керамики ZTA:
- Высокопроизводительные зоны износа и ударов::
- шахтыметаллургическийКерамика из оксида алюминия может быть использована в оборудовании для улучшения работы более прочного защитного оборудования и повышения эффективности работы оборудования.
- машиностроение: Высокопроизводительные подшипники (особенно гибридные керамические подшипники), сверхизносостойкие инструменты, пескоструйные насадки.
- Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Бронезащитные материалы, компоненты аэрокосмических двигателей.
- медицинское обслуживание: Искусственные суставы (тазобедренные, коленные), зубные имплантаты, идеальные благодаря высокой прочности и биосовместимости.
- точное производство: Высокоскоростные проволочные направляющие колеса в текстильном оборудовании, износостойкие датчики для измерительных приборов.
V. Точки принятия решения о выборе
- Амортизаторы есть? Везде, где есть непредсказуемые удары, столкновения или точечные нагрузки, ZTA - несомненно, лучший выбор.
- Терпимость к неудачам? ZTA обеспечивает гораздо больший запас прочности, чем оксид алюминия, в критических областях применения, где требуется высокая надежность, чтобы избежать полного простоя оборудования из-за внезапной поломки деталей.
- Всестороннее рассмотрение затрат: Несмотря на высокую первоначальную стоимость приобретения, долговечность и очень низкие затраты на обслуживание при простое, в наиболее тяжелых условиях эксплуатации, ZTA имеет высокую стоимость.Общие затраты на жизненный циклОбычно намного ниже, чем у керамики на основе оксида алюминия, которую необходимо заменять.
Заключение:
Керамика на основе оксида алюминия является надежным и экономичным базовым решением, аЦиркониевая упрочненная алюмооксидная керамика ZTA представляет собой большой прорыв в упрочнении конструкционной керамики.. Он успешно преодолевает хрупкость традиционной керамики за счет продуманного микрокомпаундирования, обеспечивая практически идеальное решение на основе передовых материалов для пользователей, стремящихся продлить срок службы и повысить надежность в условиях экстремального износа, ударов и высоких нагрузок. В современных быстро развивающихся технологиях выбор ZTA означает выбор в пользу высокой производительности и долгосрочной окупаемости инвестиций.
Jigong Network Security No. 13112602000244
