خواص کلیدی سرامیک آلومینا
سودمندی آلومینا ناشی از مجموعه ای از خواص متعادل آن است:
1. سختی بالا: بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش است که آن را برای کاربردهایی که شامل سایش هستند عالی می کند. در مقیاس سختی معدنی موهس رتبه 9 را دارد (درست زیر الماس که 10 است).
2. عایق الکتریکی عالی: مقاومت الکتریکی بسیار بالایی دارد، حتی در دماهای بالا. این حوزه کاربرد اصلی آن است.
3. نقطه ذوب بالا: می تواند دماهای بسیار بالا را تحمل کند (تا ~ 1750 درجه سانتیگراد یا 3180 درجه فارنهایت) که آن را برای محیط های با دمای بالا مناسب می کند.
4. استحکام مکانیکی خوب: استحکام فشاری خوبی دارد، به این معنی که می تواند بارهای سنگین را بدون تغییر شکل تحمل کند.
5. بی اثری شیمیایی: در برابر خوردگی توسط طیف وسیعی از اسیدها، قلیاها و سایر مواد شیمیایی خشن بسیار مقاوم است.
6. مقرون به صرفه: در مقایسه با سایر سرامیک های پیشرفته مانند زیرکونیا یا نیترید سیلیکون، آلومینا به طور کلی هزینه کمتری برای تولید دارد که به استفاده گسترده آن کمک می کند.
ضعف نسبی آن (برای زمینه):
# چقرمگی شکست کمتر: در مقایسه با زیرکونیا، آلومینا شکننده تر است. این قوی است، اما یک ضربه شدید یا یک نقص مهم می تواند باعث شود که راحت تر از زیرکونیای مقاوم در برابر تغییر شکل، ترک بخورد.
سرامیک آلومینا چگونه ساخته می شود؟
فرآیند تولید در اصل مشابه سایر سرامیک های پیشرفته است، مانند کاربید سیلیکون متخلخل که در مورد آن صحبت کردیم:
1. مواد خام: فرآیند با پودر خالص و ریز اکسید آلومینیوم (Al2O3) شروع می شود. سطح خلوص یک عامل کلیدی در تعیین خواص نهایی است.
2. شکل دادن (شکل دادن): پودر با چسب ها مخلوط شده و با استفاده از تکنیک هایی مانند:
* پرس خشک: برای اشکال ساده مانند کاشی، بستر و واشر.
* اکستروژن: برای اشکال طولانی و پیوسته مانند لوله ها یا میله ها.
* قالب گیری تزریقی: برای اشکال پیچیده و پیچیده.
* پرس ایزواستاتیک: اعمال فشار یکسان از همه طرف برای تراکم یکنواخت تر.
3. تف جوشی: قسمت "سبز" در یک کوره با دمای بالا در دمای بین 1500 درجه سانتیگراد تا 1800 درجه سانتیگراد (2730 درجه فارنهایت - 3270 درجه فارنهایت) پخته می شود. در طول پخت، ذرات پودر پخش می شوند و در مرزهای خود به یکدیگر متصل می شوند، به طور قابل توجهی منقبض می شوند و یک سرامیک پلی کریستالی متراکم و جامد را تشکیل می دهند.
کاربردهای سرامیک آلومینا
خواص آن آن را در بسیاری از صنایع ضروری می کند:
# الکترونیک و برق: حوزه کاربردی شماره 1.
* بسترهای مدارهای الکترونیکی (برد سبز داخل کامپیوتر شما).
* عایق برای شمع ها، تجهیزات فشار قوی و خطوط انتقال نیرو.
* محفظه برای حسگرها و بسته های الکترونیکی.
# اجزای پوشاک صنعتی:
* آب بندی پمپ ها و یاتاقان هایی که باید در برابر سیالات ساینده مقاومت کنند.
* قالب های سیم کشی و راهنماهای نساجی.
* آسترهای مقاوم در برابر سایش برای لوله ها و تجهیزات.
#پزشکی:
* توپ های مصنوعی مفصل ران و آستر سوکت (اگرچه زیرکونیا نیز رایج است).
* براکت ها و ایمپلنت های دندانی .
* ابزارهای جراحی برای بی اثر بودن و قابلیت استریل شدن آنها.
# صنایع شیمیایی و فرآیندی:
* لوله ها، بوته ها، و آسترها برای جابجایی مواد شیمیایی خورنده و فلزات مذاب در دماهای بالا.
# کالاهای مصرفی:
* تیغه های قیچی در آرایشگاه های سطح بالا.
* کاشی برای زره ضد گلوله (در اشکال ترکیبی).
* رسانه های آسیاب برای آسیاب و پراکندگی.
مقایسه با زیرکونیا و سیلیکون کاربید
برای قرار دادن آن در چارچوب با سرامیک هایی که در مورد آن صحبت کردیم:
# در مقابل زیرکونیا: آلومینا سختتر و مقاومتر در برابر سایش است، اما سختتر (شکنندهتر) است. زیرکونیا انتخابی برای کاربردهای با ضربه بالا است، در حالی که آلومینا در سایش خالص برتری دارد. آلومینا همچنین عایق الکتریکی بهتر و به طور کلی ارزان تر است.
# در مقابل سیلیکون کاربید: آلومینا رسانایی حرارتی کمتر و حداکثر دمای سرویس پایین تری نسبت به SiC دارد. SiC برای کاربردهای با دمای شدید مانند عناصر کوره یا نازل موشک بهتر است. با این حال، تولید آلومینا در اشکال پیچیده آسان تر است و یک عایق الکتریکی برتر است.
به طور خلاصه، سرامیک آلومینا سنگ بنای همه کاره، قابل اعتماد و مقرون به صرفه سرامیک های پیشرفته است. در حالی که ممکن است در هیچ دستهای (به جز عایقهای الکتریکی) بهترین نباشد، عملکرد فوقالعاده همه جانبه آن را به اولین انتخاب برای تنوع خیرهکنندهای از کاربردهای صنعتی و مصرفکننده تبدیل میکند.
ممکن است دوست داشته باشید: سرامیک زیرکونیا، سرامیک نیترید سیلیکون
