Какво е алуминиев CTe?

Алуминиевият кюлт е усъвършенстван огнеупорен материал с отлична адхезия, който може лесно да се оформя във форми, близки до мрежовите, с помощта на различни методи за консолидация и синтероване, предлагайки прецизно формиране на близки до мрежовите форми. Освен това неговата електрическа устойчивост и устойчивост на термични удари го правят изключително търсен материал.

Алуминият се отличава с изключително нисък коефициент на термично разширение (CTE), което го прави подходящ за керамично-метални проходни елементи и изолатори, проходни елементи за рентгенови компоненти и компоненти за вакуумни помпи.

Коефициент на топлинно разширение

Коефициентът на термично разширение (КТЕ) на даден материал се отнася до скоростта на нарастване на дължината му за единица повишение на температурата или до реакцията му на температурни промени, която зависи както от специфичните форми на атомите, така и от междумолекулните сили, които ги задържат заедно. Измерванията на СТЕ могат да се извършват или при една конкретна температура, или в няколко температурни диапазона, за да се получи среден коефициент (а). CTE може да се повлияе и от външни влияния като налягане, магнитни и електрически полета, които променят подреждането на атомите в материалите.

Алуминият (Al2O3) е инженерна керамика с химичен състав Al2O3. Свойствата му включват висока механична якост, твърдост, износоустойчивост и е един от двата най-твърди инженерни материала (на второ място след силициевия карбид). Тези качества правят алуминиевия оксид идеален за приложения, включващи оборудване за висок вакуум, военни приложения и космически компоненти, както и подходящ за метализация поради отличните си свойства на устойчивост на корозия и топлина.

Разбирането на разликите в стойностите на CTE на различните материали при избора им за дадено приложение е от жизненоважно значение. Алуминият има много по-висока стойност на CTE от медта, което може да създаде усложнения при свързването на разнородни метали в приложения като електрически кабели, където силите на разширение могат да причинят вредни сили в съединенията и да доведат до разрушителни сили в съединенията.

За да сведете до минимум тези ефекти, най-добре е да избирате метали с ниски стойности на CTE и да имате предвид, че някои материали се разширяват пропорционално на температурата си; това означава, че ако температурата се удвои, този материал ще се разшири четири пъти!

Линейното топлинно разширение (LTE) е основна характеристика на материалите, тъй като е свързано с техния еластичен модул, модул на Юнг и площ на напречното сечение. Освен това LTE влияе и върху температурата Tref без деформации и може да се определи с помощта на диференциален термичен анализ (DTA).

За да се определи линейното термично разширение на материалите, изпитваните образци се замразяват и се измерват промените в размерите им; след това тези резултати се сравняват с първоначалните им стойности, за да се установи стойността на коефициента на термично разширение (КТЕ). Резултатите от СТЕ зависят от различни фактори, включително състава и геометрията на образеца, техниките за измерване на дължината и температурата, както и от стандартните или приетите стойности на СТЕ.

Модул на Юнг

Модулът на Юнг измерва устойчивостта на материалите на огъване или натиск. Инженерите използват това свойство при проектирането на конструкции, които да издържат на разумни нива на натоварване, а също и като метод за оценка на еластичните им свойства - за да се уверят, че те ще издържат на многократна употреба в тежки условия.

Инженерите използват няколко инструмента за изпитване, за да изчислят модула на Юнг. Първо, те измерват различни диаметри на материала и отчитат показанията в няколко точки, за да установят точна изходна стойност, която ще се използва за по-нататъшни изчисления. След това изпитването на деформации позволява на инженерите да видят как различните сили влияят върху начина, по който материалът реагира при различни обстоятелства.

След като оценят резултатите си, инженерите ще изчислят модула на Юнг на даден материал, като сравнят стойностите му със стандартните референтни стойности. Това определяне ще покаже дали неговите способности за поглъщане на напрежения могат да издържат на нормални натоварвания или дали неговата крехкост изключва използването му в конструктивни приложения.

Модулът на Юнг на алуминиевия кте зависи от няколко променливи, включително температура, състав на сплавта и кристална структура. Обикновено той се изразява като функция на наложената върху него деформация, а именно frac LL0/frac EE(LL)2.

Алуминият и цирконият са материали, широко използвани в космическите, автомобилните и промишлените продукти поради тяхната здравина, издръжливост, висока температурна толерантност и устойчивост на корозия и износване.

Алуминият се характеризира със силна йонна връзка между атомите си, което му придава желаните характеристики на материала. Въпреки че при повишени температури съществуват множество кристални фази, повечето от тях преминават в хексагонална алфа-фаза доста бързо, което води до силен и твърд керамичен материал, използван често в структурни приложения.

Модулът на еластичност на алуминия е приблизително 69 гигапаскала (GPa). Тази стойност е потвърдена чрез експериментални измервания, теоретични изчисления и симулации; въпреки това точната му стойност може да се различава в зависимост от методите на обработка и производство.

Порестост

Алуминиевата керамика е универсална техническа керамика с отлична устойчивост на корозия и износване, изключителна механична якост и може да издържи на предизвикателни условия - от приложения за земни работи и пренос на материали до високотемпературни пещи и камини. Алуминиевата керамика, използвана в тези среди, обикновено се отличава с индивидуални микроструктури и състави, съобразени специално с конкретната задача - тези свойства правят алуминиевата керамика предпочитано решение за много взискателни приложения.

Порообразуващите агенти, използвани при производството на керамика от алуминиев оксид, могат да имат огромен ефект върху термичното им поведение, като например видовете нишесте, използвани за образуване. Резултатите от това проучване показват, че тези материали показват различни нива на порьозност и размери на порите, когато са произведени от картофено, пшенично и царевично нишесте - като всеки прах има и различна плътност, която влияе върху топлопроводимостта.

За да се изследва влиянието на порообразуващия агент върху термичните свойства на алуминиевия кюспе, бяха приготвени три покрития, като бяха използвани различни прахове и параметри на разпръскване, за да се проучи влиянието му върху топлоизолационните свойства. След това напръсканите образци са подложени на изпитвания за топлоизолация, които разкриват, че покритията с едри и средни частици показват по-ниска топлоизолация от тези с фини частици; освен това тези керамики, произведени от едри и средни прахове, имат повече неразтопени частици и неправилно разпределение на размера на порите, отколкото техните аналози с фини частици.

Тези резултати показват, че порообразуващите агенти и размерът на частиците на изходния прах играят съществена роля при характеризирането на порестата керамика от алуминиев оксид, тъй като техният размер, форма и разпределение играят съществена роля за свойствата на термичното покритие, като например изолационните свойства.

Оценяваме не само порообразуващите агенти и размерите на частиците, но използваме и рентгенова прахова дифракция, за да анализираме морфологията на 3D структурата на AAO. Резултатите от рентгенографията потвърдиха съществуването на надлъжни пори в алуминиевите 3D мембрани, както и на напречни наноканали; тяхната дължина влияе върху топлопроводимостта, както и върху използвания материал за пълнене.

Плътност

Алуминиевият оксид е усъвършенстван технически керамичен материал, който често се среща в различни промишлени условия. Той се отличава с превъзходни механични и електрически свойства, което го прави подходящ за приложения за прецизно уплътняване в среда с високи температури, както и с изключителни изолационни качества поради изключително ниската си порьозност и големия размер на зърната. Алуминият е химически инертен и устойчив на корозия.

Механичните свойства на алуминия включват също така устойчивост на износване, твърдост и якост на огъване - често надвишаващи 160 MPa при опън и 280 MPa при огъване - определени чрез изпитване при определени условия. Якостта на огъване измерва способността на материала да се деформира при натоварване; за да се оценят точно тези свойства, якостта на опън и огъване се измерват чрез прилагане на напрежение директно върху него и измерване на деформацията в точката на разрушаване.

Физическите свойства на алуминиевия оксид могат да се различават в зависимост от неговата чистота и производствен процес. Реактивният алуминиев оксид има по-ниска температура на топене и по-висока плътност от обикновения алуминиев оксид и тази разлика може да окаже значително влияние върху производството, процесите на употреба, както и върху характеристиките на продукта.

Финозърнестият технически алуминиев оксид е един от основните продукти на индустрията и осигурява привлекателен баланс между цена и производителност. Наличните нива на чистота варират от 94% за лесни приложения за метализация до 99,8%, отговарящи дори на изискванията за взискателни приложения.

Зеленият керамичен материал или материалът в състояние на бисквита може лесно да се обработва в сложни геометрични форми. За съжаление, процесът на синтероване, необходим за пълното му сгъстяване, води до свиването му с приблизително 20%; следователно постигането на тесни допуски изисква прецизна обработка с помощта на техники за диамантено шлифоване, което може да отнеме време и да е скъпо.

Машинно обработваемата стъклокерамика Macor може да осигури рентабилна алтернатива, когато производителността на алуминиевия оксид не е от първостепенно значение. Macor има сравнима якост на огъване и топлопроводимост, но с по-голям размер на зърната; поради това може да предложи по-малка устойчивост на износване и да се представя зле в среди, в които се наблюдават бързи цикли на нагряване/охлаждане.