Wie hoch ist die Verschleißfestigkeit von hochreinen Aluminiumoxidkeramiken?

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Hochreine Tonerdekeramik (Al ₂ O3-Keramik) werden aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit in der industriellen Fertigung, in der Luft- und Raumfahrt, in der Halbleiterindustrie, im Bereich der neuen Energien und in anderen Bereichen eingesetzt.

Mechanismus der Verschleißfestigkeit von hochreinen Aluminiumoxidkeramiken
Die hervorragende Verschleißfestigkeit von hochreiner Aluminiumoxidkeramik ist hauptsächlich auf die folgenden physikalischen und chemischen Eigenschaften zurückzuführen:

1. Hohe Härte und dichte Struktur
   Die Mohshärte von Aluminiumoxid-Keramik beträgt 9 und ist damit nach der von Diamant die zweithärteste und hat eine extrem hohe Kratz- und Verschleißfestigkeit. Seine Kristallstruktur besteht aus starken Ionenbindungen, ist dicht und stabil und kann dem Eindringen von Verschleißpartikeln wirksam widerstehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verschleißfestigkeit das 266-fache von Manganstahl und das 171,5-fache von hochchromhaltigem Gusseisen erreichen kann.
2. Chemische Stabilität
   Hochreine Aluminiumoxidkeramik hat eine gute chemische Stabilität in sauren und alkalischen Umgebungen (mit Ausnahme von starken Säuren), wodurch sie weniger anfällig für Korrosion ist und ein erhöhter Verschleiß durch Oberflächenverschleiß vermieden wird.
3. Thermische Stabilität
   Dieses Material kann lange Zeit bei hohen Temperaturen von bis zu 1600 ℃ ohne strukturelle Schäden arbeiten und eignet sich daher für extreme Arbeitsbedingungen.

Schlüsselfaktoren, die die Verschleißfestigkeit beeinflussen
Obwohl hochreine Aluminiumoxidkeramiken selbst eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit aufweisen, wird ihre Leistung von verschiedenen Faktoren beeinflusst:

1. Reinheit des Rohmaterials und Partikelgröße des Pulvers
   Hochreines Aluminiumoxidpulver ist die Grundlage für die Herstellung von Hochleistungskeramik. Je geringer der Gehalt an Verunreinigungen ist, desto höher sind die Dichte und die Verschleißfestigkeit der gesinterten Keramik. Ultrafeines Pulver hilft, die Sintertemperatur zu senken und die Dichte zu erhöhen, wodurch die Verschleißfestigkeit verbessert wird.
2. Mikrostruktur
   Die Mikrostrukturparameter wie Korngröße, Porosität und Glasphasenverteilung wirken sich direkt auf die Härte und Bruchzähigkeit von Keramik aus. Keramiken mit feiner Korngröße und dichtem Gefüge haben in der Regel eine höhere Verschleißfestigkeit.
3. Sinterverfahren
   Die Sintertemperatur und die Haltezeit haben einen erheblichen Einfluss auf die Dichte und das Kornwachstum von Keramik. Fortschrittliche Verfahren wie das Heißpresssintern und das isostatische Presssintern können die Materialeigenschaften weiter verbessern.

Typische verschleißfeste Anwendungen von hochreiner Aluminiumoxidkeramik
Aufgrund ihrer hervorragenden Verschleißfestigkeit wird hochreine Aluminiumoxidkeramik in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt:

1. Mechanische Industrie
   -Keramische Schneidwerkzeuge: Die Schnittgeschwindigkeit kann mehr als das 10-fache von herkömmlichen Metallschneidwerkzeugen erreichen.
   -Lager und Dichtungsringe: Sie sind in der Lage, einen stabilen Betrieb unter Hochgeschwindigkeits- und Hochlastbedingungen aufrechtzuerhalten.
   Bergbaugeräte: für die Auskleidung von Kugelmühlen, Auskleidungen von Pulversortiermaschinen usw., mit einer Lebensdauer, die mehr als 10-mal länger ist als bei herkömmlichen Materialien.
2. Neue Energieerzeugung
   -Transportleitung für Lithiumbatterien: Die Innenauskleidung des Aluminiumoxid-Keramikrohrs kann Verschleiß und Verschmutzung verhindern und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängern.
3. Herstellung von Halbleitern
   Auskleidung von Plasma-Ätzanlagen: Hochreine Aluminiumoxid-Keramik kann die Verunreinigung der Wafer wirksam reduzieren und die Prozessstabilität gewährleisten.
4. Luft- und Raumfahrt
   -Es wird für die Herstellung von Hochtemperatur-Strukturbauteilen, verschleißfesten Ventilen, Rotoren usw. verwendet und kann selbst unter extremen Bedingungen eine hohe Festigkeit und Stabilität aufweisen.

Hochreine Aluminiumoxidkeramik nimmt aufgrund ihrer hohen Härte, hohen Dichte und guten chemischen und thermischen Stabilität eine wichtige Stellung im Bereich der verschleißfesten Materialien ein. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Technologien wie der Pulveraufbereitung, Sinterverfahren und der additiven Fertigung werden ihre Verschleißfestigkeit und ihr Anwendungsbereich weiter ausgebaut.

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