Πώς να λύσετε το μειονέκτημα των κεραμικών οξειδίου

Το μειονέκτημα ότι τα κεραμικά οξειδίου είναι εύθραυστα μπορεί να λυθεί με τις ακόλουθες μεθόδους:
1. Σκληρότητα σωματιδίων
Εισαγωγή σωματιδίων δεύτερης φάσης: Προσθήκη σωματιδίων δεύτερης φάσης υψηλής σκληρότητας και υψηλής σκληρότητας όπως καρβίδιο του πυριτίου (SiC), καρβίδιο τιτανίου (TiC), νιτρίδιο πυριτίου (Si3N4) κ.λπ. σε κεραμικά οξειδίου. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να εμποδίσουν τη διάδοση των ρωγμών στην κεραμική μήτρα, βελτιώνοντας έτσι την σκληρότητα του κεραμικού. Για παράδειγμα, η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας σωματιδίων SiC σε κεραμικά αλουμίνας μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση του κεραμικού κατά περισσότερο από 20%.
Σκληρότητα νανοσωματιδίων: Τα νανοσωματίδια έχουν τα χαρακτηριστικά μεγάλης ειδικής επιφάνειας και υψηλής δραστηριότητας και μπορούν να σχηματίσουν διεπαφές νανοκλίμακας στην κεραμική μήτρα, βελτιώνοντας έτσι την σκληρότητα του κεραμικού. Για παράδειγμα, η προσθήκη σωματιδίων νανο-αλουμίνας σε κεραμικά ζιρκονίας μπορεί να αυξήσει την αντοχή σε θραύση του κεραμικού κατά περισσότερο από 30%.
2. Σκληρυνση ινών
Συνεχής σκλήρυνση ινών: Προσθήκη συνεχών ινών όπως ίνες άνθρακα, ίνες γυαλιού, ίνες καρβιδίου του πυριτίου κ.λπ. σε κεραμικά οξειδίου. Αυτές οι ίνες μπορούν να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου στην κεραμική μήτρα, εμποδίζοντας έτσι αποτελεσματικά τη διαστολή των ρωγμών και βελτιώνοντας την σκληρότητα των κεραμικών. Για παράδειγμα, η προσθήκη ανθρακονημάτων σε κεραμικά αλουμίνας μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση των κεραμικών κατά περισσότερο από 50%.
Σκληρότητα κοντών ινών: Οι κοντές ίνες μπορούν επίσης να βελτιώσουν την σκληρότητα των κεραμικών οξειδίων σε κάποιο βαθμό. Οι κοντές ίνες μπορούν να γεφυρώσουν τις ρωγμές στην κεραμική μήτρα, επιβραδύνοντας έτσι τη διαστολή των ρωγμών. Για παράδειγμα, η προσθήκη τεμαχισμένων ινών γυαλιού σε κεραμικά ζιρκονίας μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση των κεραμικών κατά περισσότερο από 20%.
3. Σκληρότητα μετασχηματισμού φάσης
Σκληρότητα μετασχηματισμού φάσης ζιρκονίας: Το ζιρκόνιο έχει χαρακτηριστικά μετασχηματισμού μαρτενσιτικής φάσης και μπορεί να μετατραπεί από τετραγωνική φάση σε μονοκλινική φάση υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτή η διαδικασία μετασχηματισμού φάσης απορροφά ενέργεια, εμποδίζοντας έτσι τη διαστολή των ρωγμών και βελτιώνοντας την σκληρότητα των κεραμικών. Για παράδειγμα, η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας σταθεροποιητή σε κεραμικά ζιρκονίας μπορεί να διατηρήσει τη ζιρκονία σε τετραγωνική φάση σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν το κεραμικό υπόκειται σε εξωτερική δύναμη, η τετραγωνική ζιρκονία θα μετατραπεί σε μονοκλινική φάση, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή στη θραύση του κεραμικού.
Σκληρότητα με άλλα υλικά αλλαγής φάσης: Εκτός από το ζιρκόνιο, υπάρχουν μερικά άλλα υλικά αλλαγής φάσης που μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της σκληρότητας των κεραμικών οξειδίων, όπως το τιτανικό βάριο (BaTiO3).
4. Σύνθετη σκλήρυνση
Σκληρότητα σύνθετων ινών σωματιδίων: Ο συνδυασμός σκλήρυνσης σωματιδίων και σκλήρυνσης ινών μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την σκληρότητα των κεραμικών οξειδίων. Για παράδειγμα, η ταυτόχρονη προσθήκη σωματιδίων SiC και ινών άνθρακα σε κεραμικά αλουμίνας μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση των κεραμικών κατά περισσότερο από 60%.
Πολυστρωματική σύνθετη σκλήρυνση: Με την προετοιμασία κεραμικών οξειδίων με πολυστρωματική δομή, το φαινόμενο διεπαφής μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της σκληρότητας των κεραμικών. Για παράδειγμα, η προετοιμασία πολυστρωματικών σύνθετων κεραμικών αλουμίνας-ζιρκόνιου μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση των κεραμικών κατά περισσότερο από 40%.
5. Βελτιστοποίηση της διαδικασίας προετοιμασίας
Έλεγχος της θερμοκρασίας και της πίεσης πυροσυσσωμάτωσης: Η κατάλληλη αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να προωθήσει την πυκνότητα των κεραμικών, να μειώσει τους πόρους και τα ελαττώματα στα κεραμικά και έτσι να βελτιώσει την σκληρότητα των κεραμικών. Για παράδειγμα, όταν προετοιμάζετε κεραμικά αλουμίνας με πυροσυσσωμάτωση εν θερμώ συμπίεση, η αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να αυξήσει την αντοχή στη θραύση των κεραμικών κατά περισσότερο από 20%.
Χρησιμοποιήστε προηγμένη τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης: όπως πυροσυσσωμάτωση με σπινθήρα (SPS), πυροσυσσωμάτωση με μικροκύματα, κ.λπ. Αυτές οι προηγμένες τεχνολογίες πυροσυσσωμάτωσης μπορούν να επιτύχουν πυκνότητα κεραμικού σε συντομότερο χρόνο, να μειώσουν τα ελαττώματα στα κεραμικά και έτσι να βελτιώσουν την σκληρότητα των κεραμικών. Για παράδειγμα, όταν τα κεραμικά ζιρκονίας παρασκευάζονται με χρήση τεχνολογίας SPS, η αντοχή στη θραύση των κεραμικών μπορεί να αυξηθεί περισσότερο από 30%.
Μέσω μεθόδων όπως η σκλήρυνση σωματιδίων, η σκλήρυνση ινών, η σκλήρυνση αλλαγής φάσης, η σύνθετη σκλήρυνση και η βελτιστοποιημένη διαδικασία προετοιμασίας, το μειονέκτημα του οξειδίου των κεραμικών που είναι εύθραυστα μπορεί να επιλυθεί αποτελεσματικά και να βελτιωθεί η σκληρότητα και η αξιοπιστία των κεραμικών.
Εάν θέλετε να μάθετε πώς να λύσετε το μειονέκτημα ότι τα κεραμικά οξειδίου είναι εύθραυστα, μπορείτε να ακολουθήσετε το www.ceramicstimes.com!