Керамика из оксида алюминия является незаменимым материалом в современной промышленности, среди которой твердость является одной из ее особенно выдающихся характеристик. В этой статье мы обсудим твердость керамики из оксида алюминия и поможем вам понять эту важную характеристику со всех сторон.
Какова твердость алюмооксидной керамики?
Твердость является важным показателем способности материала противостоять локальной деформации или царапинам. В керамических материалах высокая твердость может повлиять на срок службы изделия и износостойкость.
Твердость оксида алюминия является выдающейся среди многих керамических материалов, и по твердости он уступает только алмазу.
|
Тип твердости |
Стандарт теста |
Условия испытания |
Типичный диапазон |
Применимая чистота Al₂O₃ |
|
Твёрдость по шкале Мооса |
ASTM D785 |
Метод царапин (относительная шкала 1-10) |
9 (уровень корунда) |
90%-99.9% Al₂O₃ |
|
Твёрдость по Виккерсу (HV) |
ИСО 6507 / ASTM C1327 |
Нагрузка: 0,1-10 кгс, алмазный индентор |
1500-2000 HV₁ |
96%-99.9% Al₂O₃ |
|
Твердость по Кнупу (HK) |
ASTM C1326 |
Нагрузка: 0,1-1 кгс, удлиненный алмазный индентор |
1400-1800 гонконгских крон₀.₅ |
90%-99.5% Al₂O₃ |
|
Твердость по Роквеллу (HRA) |
ASTM E18 |
Нагрузка: 60 кгс, алмазный конусный индентор |
80-90 HRA |
85%-99% Al₂O₃ |
|
Твердость по Роквеллу (HR45N) |
ASTM E18 |
Нагрузка: 45 кгс, поверхностная по Роквеллу |
70-85 HR45N |
85%-95% Al₂O₃ |
- Твердость глинозема по шкале Мооса: 9
- Твердость оксида алюминия по Виккерсу: 15~20 ГПа
Причина высокой твердости алюмооксидной керамики
Высокая твердость алюмооксидной керамики определяется различными факторами:
Кристаллическая структура
Керамика из оксида алюминия представляет собой корундовую структуру с очень точным расположением атомов и очень высокой прочностью связи, что является одним из факторов ее высокой твердости.
Прочность химической связи
В микроструктуре оксида алюминия сочетаются ионные и ковалентные связи, что делает его внутреннюю структуру чрезвычайно стабильной и трудноразрушаемой.
Чистота материала
Чистота также является основным фактором, влияющим на твердость керамики из оксида алюминия. Высокая чистота может уменьшить влияние примесей на кристаллическую решетку. Поэтому высокочистый оксид алюминия (например, 99% и выше) имеет более высокую твердость.
Использование глинозема для повышения твердости
Оксид алюминия имеет превосходные эксплуатационные характеристики в промышленных износостойких деталях благодаря своей высокой твердости, а по сравнению со сталью износостойкость алюмооксидной керамики может быть улучшена в несколько раз. Оксид алюминия может быть использован для изготовления различных высокоизносостойких изделий, таких как шлифовальные круги, шлифовальный песок, подшипники, высокотемпературная футеровка печей, детали двигателей и т. д.
- Матовый
- Механические подшипники
- Высокотемпературная футеровка печи
- Компоненты двигателя
- Режущие инструменты
- Детали клапана насоса
- Субстрат
- Искусственные имплантаты суставов
Метод испытания твердости алюмооксидной керамики
Твердость по шкале Мооса для оксида алюминия
Тест на твердость по Моосу — это метод оценки твердости материала путем наблюдения за царапиной на его поверхности. Керамика из оксида алюминия имеет твердость по Моосу 9, что немного ниже, чем у алмаза (10), но достаточно, чтобы легко поцарапать стекло и другие более мягкие материалы.
Твердость по Виккерсу для оксида алюминия
Тест на твердость по Виккерсу использует алмазную пирамиду для вдавливания в поверхность материала, измеряя площадь вдавливания для расчета значения твердости. Твердость по Виккерсу керамики из оксида алюминия составляет 15~20 ГПа, что показывает, что оксид алюминия обладает очень сильным сопротивлением сжатию.
Как повысить твердость алюмооксидной керамики?
1.Использование керамики из оксида алюминия более высокой чистоты позволяет снизить количество примесей и повысить твердость керамики из оксида алюминия.
2. Оптимизировать процесс спекания, например, используя горячее прессование или микроволновое спекание, чтобы улучшить плотность.
3.Добавление модификаторов, таких как добавление соответствующего количества оксида циркония и других материалов, может дополнительно повысить твердость и прочность оксида алюминия.
Заключение
Керамика из оксида алюминия играет ключевую роль в промышленности благодаря своим превосходным показателям твердости. Высокая твердость может не только продлить срок службы продукта, но и повысить эффективность работы. Спасибо за прочтение этой статьи.
Узнайте больше о керамических материалах
Часто задаваемые вопросы
Какова твердость алюмооксидной керамики?
Твердость оксида алюминия по шкале Мооса составляет 9, а твердость по шкале Виккерса — 15–20 ГПа.
Керамика из оксида алюминия тверже стали?
Да, алюмооксидная керамика намного твёрже большинства сталей, но нужно знать, что алюмооксидная керамика менее прочная.
В каких сценариях в основном используется высокотвердая алюмооксидная керамика?
Высокая твердость оксида алюминия отлично подходит для изготовления различных износостойких деталей, деталей, работающих при высоких температурах, а также медицинского оборудования.