כיצד ניתן לשפר עוד יותר את הקשיחות של קרמיקה מאלומינה?

ישנן מספר שיטות עיקריות לשיפור הקשיחות של קרמיקה מאלומינה:

1. הקשחת זירקוניה: זוהי שיטת ההקשחה הנפוצה ביותר. כאשר מוסיפים כמות מתאימה של זירקוניה (ZrO2) לאלומינה, ניתן לשפר משמעותית את קשיחותה. אפקט ההקשחה נובע בעיקר ממנגנונים כגון עידון מטריצת גרגירי האלומינה, הקשחת טרנספורמציית פאזה של זירקוניה, הקשחת מיקרו-סדקים, היגוי וסדקים.

2. שפם והקשחת סיבים: שפם הוא גביש קרמי יחיד בעל יחס גובה-רוחב גבוה, ואורך הסיבים ארוך פי כמה משפם קרמי. ניתן להוסיף את כולם לקרמיקה מאלומינה כחיזוק הקשחה. הוספת שפם או סיבים יכולה להגדיל את משטח השבר, כלומר, להגדיל את תעלת התפשטות הסדק. כאשר הסדק מתפשט לסיבים (שפם), יתרחשו משיכה, התנתקות ושבר של הסיבים (שפם), ובכך יצרכו אנרגיית שבר וישפרו את קשיחות הקרמיקה.

3. הקשחת חלקיקים: הוספת חלקיקים בעלי מודול אלסטיות גבוה (כגון SiC, TiC, TiN וכו') לחומרי אלומינה עלולה לגרום לסדקים להתעוות ולהתפצל כאשר החומר נשבר, ולצרוך אנרגיית שבר, ובכך לשפר את הקשיחות. למרות שאפקט ההקשחה של החלקיקים אינו טוב כמו זה של שפם וסיבים, ערבוב אחיד של חומרי גלם וצפיפות סינטור פשוטים וקלים יותר מאשר חומרים מרוכבים של סיבים ופם.

4. התקשות עצמית של אלומינה: קרמיקה המוכנה מאבקת אלומינה בקנה מידה ננומטרי מציגה פלסטיות-על מצוינת בטמפרטורות נמוכות. ננו-חומר זה יכול לשפר את הצורה ואת תכונות גבול הגרעינים של גרגירי הקרמיקה, ובכך להגדיל את קשיחותם.

5. הכנסת השלב השני: הכנסת השלב השני לתוך מטריצת הקרמיקה מאלומינה כך שתמלא את גבולות הגרעינים של האלומינה, דבר המועיל לחסימת התפשטות סדקים ובכך לשיפור קשיחות השבר של הקרמיקה. לדוגמה, אלומינה מחוסמת בזירקוניה משתמשת בשיטה זו.

6. הוספת גבישי זרעי אלומינה: הוספת גבישי זרעי אלומינה יכולה לקדם את הצמיחה האניזוטרופית של גרגירי הגביש וליצור גרגירי גביש קשקשים או עמודיים, בדומה לשפם, אשר עלולים לגרום לעיוות סדקים, תלישת גרגירים והקשחת חיבורים של קרמיקה.

ניתן להשתמש בשיטות אלו לבד או בשילוב כדי לשפר את הקשיחות של קרמיקה מאלומינה. הבחירה הספציפית תלויה בביצועים הנדרשים, בעלות ובתרחישי היישום.קרמיקה אלומינה מחוסמת ZTAמיצרן Chemshun Ceramics יכול לעמוד ביעילות בדרישת הקשיחות הגבוהה שלך