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氧化鋁陶瓷的性能及主要應(yīng)用

發(fā)布時間:2022-04-12 瀏覽:74次 責(zé)任編輯:深圳康柏新材料科技有限公司

  氧化鋁陶瓷是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料,工程實際應(yīng)用的氧化鋁陶瓷一般Al2O3含量在75%~99.9%之間。通常以配料中的Al2O3含量來分類,含量在75%左右稱為“75”瓷,含量在85%的稱為“85”瓷,含量在95%的為“95”瓷,含量在99%的為“99”瓷。

  Al2O3陶瓷的性能


  Al2O3瓷的用途非常廣泛,因Al2O3含量的不同,其性能便有所不同,用途也各異。


  1.機械強度高Al2O3瓷燒結(jié)產(chǎn)品的抗彎強度可達250MPa,熱壓產(chǎn)品可達500MPa。Al2O3成分愈純,強度愈高。強度在高溫下可維持到900℃。利用Al2O3瓷的機械強度,可制成裝置瓷和其他機械構(gòu)件。Al2O3陶瓷的莫氏硬度可達到9,加上具有優(yōu)良的抗磨損性能等,所以廣泛地用于制造刀、球醬294閥、磨輪、陶瓷釘、軸承等,其中以Al2O3陶瓷刀和工業(yè)用閥應(yīng)用廣。


  2.電阻率高,電絕緣性能好常溫電阻率1015Ω·cm,絕緣強度15kV/mm,利用其絕緣性和強度,可以制成基板、管座、火花塞、電路外殼。


  3.硬度高莫氏硬度為9,加上優(yōu)良的抗磨損性,所以廣泛地用以制造、磨輪、磨料、拉絲模、擠壓模、軸承等。用Al2O3陶瓷加工汽車發(fā)動機和飛機零件時,能夠以高的切削速度獲得高的精度。


  4.熔點高,抗腐蝕熔點2050℃,能較好地抗Be、Sr、Ni、Al、V、Ta、Mn、Fe、Co等熔融金屬的侵蝕。對NaOH、玻璃、爐渣的侵蝕也有很高的抵抗能力。在惰性氣氛中不與Si、P、Sb、Bi作用。因此可用作耐火材料、爐管、玻璃拉絲坩、空心球、纖維、熱電偶保護套等。


  5.化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良許多復(fù)合的硫化物、磷化物、砷化物、氯化物、氮化物、溴化物、碘化物、氧化物以及硫酸、鹽酸、硝酸、不與Al2O3作用。因此Al2O3可以制成純金屬和單晶生長的坩鍋、人體關(guān)節(jié)、人工骨等。


  6.光學(xué)特性,可以制成透光材料(透明Al2O3瓷),用以制造鈉蒸氣燈管、微波整流罩、紅外窗口、激光振蕩元件等。


  7.離子導(dǎo)電性,用作太陽能電池材料和蓄電池材料。


  Al2O3陶瓷的主要應(yīng)用


  1.機械方面


  Al2O3陶瓷刀由于具有硬度高、高溫力學(xué)性能強、耐磨性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易與金屬發(fā)生黏結(jié)等特點,大量應(yīng)用于硬材料切割、高速鋼切割、超高速切割等一些難加工材料的切割。Al2O3陶瓷刀的佳切削速度比一般的硬質(zhì)合金刀高,可大幅提高對不同材料的切削效率。


  2.工業(yè)方面


  目前,工業(yè)用閥門種類繁多,氧化鋁工業(yè)用閥常用的是旋塞閥、閘閥、截止閥、球閥等。球閥:球閥的主要特點是本身結(jié)構(gòu)緊湊,密封可靠,結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,密封面與球面常在閉合狀態(tài),不易被介質(zhì)沖蝕,易于操作和維修,適用于水、溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì),而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì),如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等,在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。


  旋塞閥:它廣泛地應(yīng)用于油田開采、輸送和精練設(shè)備中,同時也廣泛用于石油化工、化工、煤氣、天然氣、液化石油氣、暖通行業(yè)以及一般工業(yè)中。


  閘閥、截止閥:它可廣泛用于自來水、污水、建筑、石油、化工、食品、醫(yī)藥、輕紡、電力、船舶、冶金、能源系統(tǒng)等體管線上作為調(diào)節(jié)和截流裝置使用。


  3.電子、電力方面


  在電子、電力方面,有各種Al2O3陶瓷底板、基片、陶瓷膜、透明陶瓷以及各種Al2O3陶瓷電絕緣瓷件、電子材料、磁性材料等,其中以Al2O3透明陶瓷和基片應(yīng)用廣。


  4.化工方面


  在化工應(yīng)用方面Al2O3陶瓷也有較廣泛的用途,如Al2O3陶瓷化工填料球、無機微濾膜、耐腐蝕涂層等,其中以Al2O3陶瓷膜、涂層研究和應(yīng)用多。


 ?、貯l2O3陶瓷膜:膜分為有機高分子膜和無機膜等,自20世紀80年代以來,Al2O3陶瓷膜特別是多孔Al2O3陶瓷膜的研制與開發(fā)得到了大幅度的提升,在膜領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位。Al2O3陶瓷膜在凈化工業(yè)用水加工、海水淡化、氣體分離、催化反應(yīng)等方面都具有大量的應(yīng)用,因此陶瓷無機膜日益受到科技界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。


 ?、贏l2O3涂層:鈦合金材料高溫氧化嚴重,為了提高其使用性能,可以在鈦合金材料表面涂覆Al2O3涂層,這樣也可以使鈦合金材料的耐腐蝕和抗高溫氧化等特性提高。


  5.醫(yī)學(xué)方面


  在醫(yī)學(xué)方面Al2O3更多的是用于制造人工骨、人工關(guān)節(jié)、人工牙齒等。Al2O3陶瓷具有優(yōu)良的生物相容性、生物惰性、理化穩(wěn)定性及高硬度、高耐磨性,是制備人造骨和人造關(guān)節(jié)的理想材料。但它具有和其他陶瓷材料一樣的缺點,如脆性大、斷裂韌性低、機加工技術(shù)難度高、工藝復(fù)雜等,因此需要進一步研究應(yīng)用。


  6.建筑衛(wèi)生陶瓷方面


  在建筑衛(wèi)生陶瓷方面,Al2O3陶瓷產(chǎn)品隨處可見,如Al2O3陶瓷襯磚、研磨介質(zhì)、棍棒、陶瓷保護管以及Al2O3質(zhì)耐火材料等。其中以Al2O3球磨介質(zhì)應(yīng)用廣。Al2O3球磨介質(zhì)具有合適的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕且價格低廉等特點,因此大部分的建筑衛(wèi)生陶瓷方面的原材料都用Al2O3球磨介質(zhì)加工。


  7.其他方面


  Al2O3陶瓷是目前新材料中研究較多較廣的材料之一,除了以上的幾種應(yīng)用外,它還廣泛應(yīng)用于其他一些高科技領(lǐng)域,如高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強等領(lǐng)域。