يُعد سيراميك الألومينا مادةً أساسيةً في الصناعة الحديثة، وتُعد صلابته إحدى خصائصه المميزة. في هذه المقالة، سنناقش صلابة سيراميك الألومينا ونساعدك على فهم هذه الخاصية المهمة من جميع جوانبها.
ما هي صلابة سيراميك الألومينا؟
الصلابة مؤشر مهم على قدرة المادة على مقاومة التشوهات أو الخدوش الموضعية. في المواد الخزفية، قد تؤثر الصلابة العالية على عمر خدمة المنتج ومقاومته للتآكل.
تعتبر صلابة الألومينا متميزة جدًا بين العديد من المواد السيراميكية وهي مادة فائقة الصلابة تأتي في المرتبة الثانية بعد الماس.
|
نوع الصلابة |
معيار الاختبار |
شروط الاختبار |
النطاق النموذجي |
نقاء Al₂O₃ المطبق |
|
صلابة موس |
ASTM D785 |
طريقة سكراتش (المقياس النسبي 1-10) |
9 (مستوى الكوراندوم) |
90%-99.9% Al₂O₃ |
|
صلابة فيكرز (HV) |
ISO 6507 / ASTM C1327 |
الحمل: 0.1-10 كجم، أداة ثقب الماس |
1500-2000 فولت عالي₁ |
96%-99.9% Al₂O₃ |
|
صلابة نوب (هونغ كونغ) |
ASTM C1326 |
الحمل: 0.1-1 كجم، مسنن ماسي ممدود |
1400-1800 هونج كونج ₀.₅ |
90%-99.5% Al₂O₃ |
|
صلابة روكويل (HRA) |
ASTM E18 |
الحمل: 60 كجم، مخروط ماسي |
80-90 ساعة |
85%-99% Al₂O₃ |
|
صلابة روكويل (HR45N) |
ASTM E18 |
الحمل: 45 كجم، روكويل السطحي |
70-85 HR45N |
85%-95% Al₂O₃ |
- صلابة موس للألومينا: 9
- صلابة فيكرز للألومينا: 15~20 جيجا باسكال
سبب الصلابة العالية لسيراميك الألومينا
يتم تحديد الصلابة العالية لسيراميك الألومينا من خلال عوامل مختلفة:
البنية البلورية
سيراميك الألومينا عبارة عن بنية من أكسيد الألمونيوم ذات ترتيب ذري دقيق للغاية وقوة رابطة عالية جدًا، وهو أحد العوامل التي تؤدي إلى صلابتها العالية.
قوة الرابطة الكيميائية
في البنية الدقيقة للألومينا، تتحد الروابط الأيونية والروابط التساهمية، مما يجعل بنيتها الداخلية مستقرة للغاية ويصعب تدميرها.
نقاء المواد
يُعدّ النقاء أيضًا عاملًا رئيسيًا يؤثر على صلابة سيراميك الألومينا. فالنقاء العالي يُقلّل من تداخل الشوائب على الشبكة البلورية. لذلك، تتميز الألومينا عالية النقاء (مثل 99% وما فوق) بصلابة أعلى.
استخدام الألومينا في الصلابة
تتميز الألومينا بأداء ممتاز في الأجزاء الصناعية المقاومة للتآكل بفضل صلابتها العالية، وبالمقارنة مع الفولاذ، يمكن تحسين مقاومة سيراميك الألومينا للتآكل عدة مرات. يمكن تصنيع الألومينا في منتجات متنوعة عالية المقاومة للتآكل، مثل عجلات الطحن، ورمل الطحن، والمحامل، وبطانات الأفران عالية الحرارة، وأجزاء المحركات، وغيرها.
- متجمد
- المحامل الميكانيكية
- بطانة الفرن ذات درجة الحرارة العالية
- مكونات المحرك
- أدوات القطع
- أجزاء صمام المضخة
- الركيزة
- غرسات المفاصل الاصطناعية
طريقة اختبار صلابة سيراميك الألومينا
صلابة موس للألومينا
اختبار صلابة موس هو طريقة لتقييم صلابة مادة ما من خلال ملاحظة خدش على سطحها. يتمتع سيراميك الألومينا بصلابة موس 9، وهي أقل بقليل من صلابة الماس البالغة 10، ولكنها كافية لخدش الزجاج وغيره من المواد اللينة بسهولة.
صلابة فيكرز للألومينا
يستخدم اختبار صلابة فيكرز هرمًا ماسيًا للضغط على سطح المادة، وقياس مساحة انبعاجه لحساب قيمة الصلابة. تتراوح صلابة فيكرز لسيراميك الألومينا بين 15 و20 جيجا باسكال، مما يدل على أن الألومينا تتمتع بمقاومة ضغط عالية جدًا.
كيفية تحسين صلابة سيراميك الألومينا؟
1. باستخدام سيراميك الألومينا عالي النقاء، يتم تقليل الشوائب وستكون صلابة سيراميك الألومينا أعلى
2. تحسين عملية التلبيد، مثل استخدام الضغط الساخن أو التلبيد بالميكروويف لتحسين الكثافة
3. إضافة المعدلات، مثل إضافة كمية مناسبة من أكسيد الزركونيوم ومواد أخرى، يمكن أن يعزز صلابة ومتانة الألومينا بشكل أكبر
خاتمة
تلعب سيراميكات الألومينا دورًا محوريًا في الصناعة بفضل صلابتها الممتازة. ولا تقتصر فوائد الصلابة العالية على إطالة عمر المنتج فحسب، بل تُحسّن أيضًا من كفاءة العمل. شكرًا لقراءتكم هذه المقالة.
تعرف على المزيد حول المواد الخزفية
التعليمات
ما هي صلابة سيراميك الألومينا؟
صلابة موس للألومينا هي 9 وصلابة فيكرز هي 15~20 جيجا باسكال.
هل سيراميك الألومينا أقوى من الفولاذ؟
نعم، تعتبر سيراميك الألومينا أكثر صلابة من معظم أنواع الفولاذ، ولكن عليك أن تعلم أن سيراميك الألومينا أقل صلابة.
في أي السيناريوهات يتم استخدام سيراميك الألومينا عالي الصلابة بشكل أساسي؟
تعتبر صلابة الألومينا العالية مناسبة جدًا للأجزاء المقاومة للتآكل المختلفة والأجزاء ذات درجات الحرارة العالية والمعدات الطبية.