De ontwikkelingsgeschiedenis van slijtvast keramiek
Aluminiumoxide keramisch materiaal heeft de voordelen van hoge hardheid, hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid, slijtvastheid en andere onvergelijkbare voordelen van metalen materialen. Het heeft een breed scala aan grondstoffen en lage prijzen, die ongeëvenaard is door andere keramische materialen zoals siliciumcarbide, siliciumnitride en zirkonia. Het heeft zeer aantrekkelijke toepassingsvooruitzichten in de lucht- en ruimtevaart, luchtvaart, motorslijtageonderdelen, gereedschappen en andere gebieden, en is de belangrijkste technologie en het voorkeursmateriaal in de lucht- en ruimtevaart, ruimtevaartenergie, metallurgie en andere gebieden. De chemische bindingen van Al2O3 keramische materialen zijn echter ionische bindingen. Het heeft een sterke directionaliteit en een hoge energiebesparing, waardoor plastische vervorming moeilijk, broos en scheurgevoelig is. De broosheid van aluminiumoxide keramische materialen beperkt de popularisering en toepassing van dit materiaal aanzienlijk.
Daarom moeten bepaalde maatregelen worden genomen om de microstructuur van keramische kristallen zoveel mogelijk te verfijnen, waarvan de belangrijkste is om de korrels zoveel mogelijk te verfijnen, wat de breukhardheid van keramische materialen aanzienlijk zal verbeteren. Keramiek is een broos materiaal, waarvan de meeste breuken optreden aan korrelgrenzen. Wanneer de korrelgrootte klein is, nemen korrelgrenzen een groot deel uit. Wanneer het scheurt langs korrelgrenzen, wordt het scheurvoortplantingspad kronkelig. Hoe fijner de korrel, hoe langer het pad, hoe groter de benodigde energie en hoe hoger de breukhardheid. Bovendien is de initiële grootte van defecten (scheuren) in het gesinterde lichaam hetzelfde als de korrelgrootte. Wanneer de korrels worden geraffineerd, is de initiële grootte van het defect (scheur) dienovereenkomstig kleiner en is de breukhardheidswaarde hoger. Te zien is dat de korrelgrootte een grote invloed heeft op de breukhardheid. We moeten de dichtheid verhogen met behoud van fijnkorreligheid. Fijne kristallisatie is de sleutel om de breukhardheid van keramische materialen te garanderen.
Na basiskennis van het mechanisme van sterkte en taaiheid van Al2O3-materialen, om de broosheid van op Al2O3 gebaseerde keramische materialen te verminderen, naast het gebruik van geavanceerde voorbereidingstechnologie, werden ook verschillende verhardingsmethoden bestudeerd. Met behulp van SiC whisker harderen, vezel verharding, ZrO2 fase transformatie verharding, deeltjes dispersie verharding en nanomaterialen kan een goed verhardend effect bereiken, maar er zijn verschillende gradaties van defecten, whisker compatibilisatie is moeilijk op te lossen de toxiciteit van snorharen en de uniforme verdeling in de matrix; wanneer het snorharenmateriaal te hoog is, zal de verdichting van het keramische materiaal moeilijk worden. Om een goed vezelhardend effect te bereiken, moeten de vezels volledig in de matrix worden geïmpregneerd en uniform worden verdeeld, maar dit is moeilijk te bereiken in het proces en de kwaliteit van vezelharden is moeilijk te beheersen. ZrO2 produceert martensitische transformatieverharding onder invloed van stress en het verhardende effect neemt sterk af met de toename van de temperatuur. Het verhardende effect van de deeltjes hangt nauw samen met de hechtsterkte tussen de Al2O3-fase-interfaces, maar het resultaat van deeltjesharding vermindert vaak de hardheid en sterkte van het keramische materiaal, wat resulteert in een afname van de diëlektrische stabiliteit en thermische stabiliteit van het materiaal. Het effect is zeer beperkt.
Nano ZrO2 (3Y) precursor kan effectief de abnormale groei van Al2O3-korrels voorkomen en keramische materialen verkrijgen met fijne korrels. De verbetering van de breukhardheid komt van de toename van de dichtheid, korrelverfijning en verharding van nano-ZrO2 restspanningsveld.
Dit is een proces van continu onderzoek en ontwikkeling; en creatie, die de slijtvaste keramische producten vormt die vaak worden gebruikt in de huidige markt.
