La céramique d'alumine est un matériau indispensable à l'industrie moderne, dont la dureté est l'une des caractéristiques les plus remarquables. Dans cet article, nous aborderons la dureté de la céramique d'alumine et vous aiderons à comprendre cette caractéristique importante sous tous ses aspects.
Quelle est la dureté de la céramique d'alumine ?
La dureté est un indicateur important de la capacité d'un matériau à résister aux déformations locales ou aux rayures. Dans les matériaux céramiques, une dureté élevée peut affecter la durée de vie et la résistance à l'usure du produit.
La dureté de l'alumine est très remarquable parmi de nombreux matériaux céramiques et c'est un matériau ultra-dur, juste derrière le diamant.
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Type de dureté |
Norme de test |
Conditions de test |
Gamme typique |
Pureté Al₂O₃ applicable |
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Dureté de Mohs |
ASTM D785 |
Méthode de grattage (échelle relative 1-10) |
9 (niveau corindon) |
90%-99,9% Al₂O₃ |
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Dureté Vickers (HV) |
ISO 6507 / ASTM C1327 |
Charge : 0,1 à 10 kgf, pénétrateur diamant |
1500-2000 HV₁ |
96%-99,9% Al₂O₃ |
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Dureté Knoop (HK) |
ASTM C1326 |
Charge : 0,1-1 kgf, pénétrateur diamant allongé |
1400-1800 HK₀.₅ |
90%-99,5% Al₂O₃ |
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Dureté Rockwell (HRA) |
ASTM E18 |
Charge : 60 kgf, pénétrateur à cône diamant |
80-90 HRA |
85%-99% Al₂O₃ |
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Dureté Rockwell (HR45N) |
ASTM E18 |
Charge : 45 kgf, Rockwell superficiel |
70-85 HR45N |
85%-95% Al₂O₃ |
- Dureté Mohs de l'alumine : 9
- Dureté Vickers de l'alumine : 15 à 20 GPa
La raison de la dureté élevée des céramiques d'alumine
La dureté élevée des céramiques d'alumine est déterminée par divers facteurs :
Structure cristalline
Les céramiques d'alumine sont une structure de corindon avec une disposition atomique très précise et une force de liaison très élevée, ce qui est l'un des facteurs de sa dureté élevée.
Force de liaison chimique
Dans la microstructure de l'alumine, les liaisons ioniques et les liaisons covalentes sont combinées, ce qui rend sa structure interne extrêmement stable et difficile à détruire.
Pureté des matériaux
La pureté est également un facteur majeur affectant la dureté des céramiques d'alumine. Une pureté élevée permet de réduire l'interférence des impuretés sur le réseau cristallin. Par conséquent, l'alumine de haute pureté (comme 99% et plus) présente une dureté plus élevée.
Utilisation de l'alumine dans la dureté
Grâce à sa dureté élevée, l'alumine offre d'excellentes performances dans la fabrication de pièces industrielles résistantes à l'usure. Comparée à l'acier, sa résistance à l'usure est largement supérieure. L'alumine peut être utilisée pour fabriquer divers produits hautement résistants à l'usure, tels que des meules, du sable de rectification, des roulements, des revêtements de fours haute température, des pièces de moteur, etc.
- Givré
- Roulements mécaniques
- Revêtement de four à haute température
- Composants du moteur
- Outils de coupe
- Pièces de vanne de pompe
- Substrat
- Implants articulaires artificiels
Méthode d'essai pour la dureté des céramiques d'alumine
Dureté Mohs de l'alumine
Le test de dureté Mohs est une méthode permettant d'évaluer la dureté d'un matériau en observant une rayure à sa surface. La céramique d'alumine a une dureté Mohs de 9, légèrement inférieure à celle du diamant (10), mais suffisante pour rayer facilement le verre et d'autres matériaux plus tendres.
Dureté Vickers de l'alumine
L'essai de dureté Vickers utilise une pyramide de diamant pressée à la surface du matériau, mesurant sa surface d'empreinte pour calculer la dureté. La dureté Vickers de la céramique d'alumine est de 15 à 20 GPa, ce qui démontre une très forte résistance à la compression de l'alumine.
Comment améliorer la dureté des céramiques d’alumine ?
1. En utilisant des céramiques d'alumine de plus grande pureté, les impuretés sont réduites et la dureté de la céramique d'alumine sera plus élevée
2. Optimiser le processus de frittage, par exemple en utilisant le pressage à chaud ou le frittage par micro-ondes pour améliorer la densité
3. L'ajout de modificateurs, tels que l'ajout d'une quantité appropriée d'oxyde de zirconium et d'autres matériaux, peut encore améliorer la dureté et la ténacité de l'alumine.
Conclusion
Les céramiques d'alumine jouent un rôle clé dans l'industrie grâce à leur excellente dureté. Une dureté élevée peut non seulement prolonger la durée de vie du produit, mais aussi améliorer l'efficacité du travail. Merci d'avoir lu cet article.
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FAQ
Quelle est la dureté des céramiques d'alumine ?
La dureté Mohs de l'alumine est de 9 et la dureté Vickers est de 15 à 20 GPa.
La céramique d'alumine est-elle plus dure que l'acier ?
Oui, les céramiques d’alumine sont beaucoup plus dures que la plupart des aciers, mais vous devez savoir que les céramiques d’alumine sont moins résistantes.
Dans quels scénarios les céramiques d’alumine à haute dureté sont-elles principalement utilisées ?
La dureté élevée de l'alumine est très adaptée à diverses pièces résistantes à l'usure, pièces à haute température et équipements médicaux.