Aluminiumoxidekeramiek is een onmisbaar materiaal in de moderne industrie, waarvan hardheid een van de meest opvallende eigenschappen is. In dit artikel bespreken we de hardheid van aluminiumoxidekeramiek en helpen we u deze belangrijke eigenschap vanuit alle aspecten te begrijpen.
Wat is de hardheid van aluminiumoxidekeramiek?
Hardheid is een belangrijke indicator voor de mate waarin een materiaal bestand is tegen lokale vervorming of krassen. Bij keramische materialen kan een hoge hardheid de levensduur en slijtvastheid van het product beïnvloeden.
De hardheid van aluminiumoxide is zeer hoog onder de keramische materialen. Het is een superhard materiaal, alleen diamant is er minder hard dan andere.
|
Hardheidstype |
Teststandaard |
Testomstandigheden |
Typisch bereik |
Toepasselijke Al₂O₃-zuiverheid |
|
Mohs-hardheid |
ASTM D785 |
Krasmethode (relatieve schaal 1-10) |
9 (korundniveau) |
90%-99.9% Al₂O₃ |
|
Vickers-hardheid (HV) |
ISO 6507 / ASTM C1327 |
Belasting: 0,1-10 kgf, diamantindringer |
1500-2000 HV₁ |
96%-99.9% Al₂O₃ |
|
Knoophardheid (HK) |
ASTM C1326 |
Belasting: 0,1-1 kgf, langwerpige diamantindringer |
1400-1800 HK₀.₅ |
90%-99.5% Al₂O₃ |
|
Rockwell-hardheid (HRA) |
ASTM E18 |
Belasting: 60 kgf, diamantkegelindringer |
80-90 uur |
85%-99% Al₂O₃ |
|
Rockwell-hardheid (HR45N) |
ASTM E18 |
Belasting: 45 kgf, oppervlakkige Rockwell |
70-85 HR45N |
85%-95% Al₂O₃ |
- Alumina Mohs-hardheid: 9
- Alumina Vickers-hardheid: 15~20 GPa
De reden voor de hoge hardheid van aluminiumoxidekeramiek
De hoge hardheid van aluminiumoxidekeramiek wordt bepaald door verschillende factoren:
Kristalstructuur
Alumina-keramiek bestaat uit een korundstructuur met een zeer precieze atomaire rangschikking en een zeer hoge bindingssterkte, wat een van de factoren is voor de hoge hardheid.
Chemische bindingssterkte
In de microstructuur van aluminiumoxide worden ionische en covalente bindingen gecombineerd, waardoor de interne structuur uiterst stabiel en moeilijk te vernietigen is.
Materiaalzuiverheid
Zuiverheid is ook een belangrijke factor die de hardheid van aluminiumoxidekeramiek beïnvloedt. Hoge zuiverheid kan de interferentie van onzuiverheden op het kristalrooster verminderen. Daarom heeft aluminiumoxide met een hoge zuiverheidsgraad (zoals 99% en hoger) een hogere hardheid.
Het gebruik van aluminiumoxide bij hardheid
Alumina presteert uitstekend in industriële slijtvaste onderdelen dankzij de hoge hardheid. Vergeleken met staal kan de slijtvastheid van aluminiumoxidekeramiek vele malen worden verbeterd. Aluminiumoxide kan worden verwerkt tot diverse zeer slijtvaste producten, zoals slijpschijven, slijpzand, lagers, ovenbekledingen voor hoge temperaturen, motoronderdelen, enz.
- Berijpt
- Mechanische lagers
- Hoge temperatuur ovenbekleding
- Motoronderdelen
- Snijgereedschappen
- Pompkleponderdelen
- Substraat
- Kunstmatige gewrichtsimplantaten
Testmethode voor de hardheid van aluminiumoxidekeramiek
Alumina Mohs-hardheid
De Mohs-hardheidstest is een methode om de hardheid van een materiaal te beoordelen door een kras op het oppervlak te observeren. Aluminiumoxidekeramiek heeft een Mohs-hardheid van 9, wat iets lager is dan de 10 van diamant, maar voldoende om gemakkelijk glas en andere zachtere materialen te krassen.
Alumina Vickers-hardheid
Bij de Vickers-hardheidstest wordt een diamanten piramide in het oppervlak van het materiaal gedrukt en wordt het indrukkingsgebied gemeten om de hardheidswaarde te berekenen. De Vickers-hardheid van aluminiumoxidekeramiek is 15 tot 20 GPa, wat aantoont dat aluminiumoxide een zeer hoge drukweerstand heeft.
Hoe kan de hardheid van aluminiumoxidekeramiek worden verbeterd?
1. Door gebruik te maken van aluminiumoxidekeramiek met een hogere zuiverheid worden de onzuiverheden verminderd en zal de hardheid van het aluminiumoxidekeramiek hoger zijn
2. Optimaliseer het sinterproces, bijvoorbeeld door gebruik te maken van warmpersen of microgolfsinteren om de dichtheid te verbeteren
3. Het toevoegen van modificatoren, zoals het toevoegen van een geschikte hoeveelheid zirkoonoxide en andere materialen, kan de hardheid en taaiheid van aluminiumoxide verder verbeteren
Conclusie
Aluminiumoxidekeramiek speelt een sleutelrol in de industrie dankzij de uitstekende hardheidsprestaties. Een hoge hardheid kan niet alleen de levensduur van het product verlengen, maar ook de werkefficiëntie verbeteren. Bedankt voor het lezen van dit artikel.
Leer meer over keramische materialen
Veelgestelde vragen
Wat is de hardheid van aluminiumoxidekeramiek?
De Mohs-hardheid van aluminiumoxide is 9 en de Vickers-hardheid bedraagt 15~20 GPa.
Is aluminiumoxidekeramiek harder dan staal?
Ja, aluminiumoxidekeramiek is veel harder dan de meeste staalsoorten, maar u moet er rekening mee houden dat aluminiumoxidekeramiek minder taai is.
In welke scenario's wordt aluminiumoxidekeramiek met een hoge hardheid voornamelijk gebruikt?
Dankzij de hoge hardheid is aluminiumoxide zeer geschikt voor diverse slijtvaste onderdelen, hittebestendige onderdelen en medische apparatuur.