Co je hliník CTe?

Hliník cte je moderní žáruvzdorný materiál s vynikající přilnavostí, který lze snadno tvarovat do tvarů blízkých síti pomocí různých konsolidačních a spékacích metod, což umožňuje přesné tvarování blízké síti. Kromě toho je tento materiál díky své elektrické odolnosti a odolnosti vůči tepelným šokům velmi žádaný.

Hliník se vyznačuje extrémně nízkým koeficientem tepelné roztažnosti (CTE), takže je vhodný pro průchodky a izolátory mezi keramikou a kovem, průchodky pro rentgenové součástky a součásti vakuových vývěv.

Koeficient tepelné roztažnosti

Koeficient tepelné roztažnosti (CTE) materiálu označuje rychlost nárůstu délky na jednotku zvýšení teploty nebo reakci na změny teploty, která závisí jak na specifickém tvaru atomů, tak na mezimolekulárních silách, které je drží pohromadě. Měření CTE lze provádět buď konkrétně při jedné teplotě, nebo v několika teplotních rozmezích, aby se získal střední koeficient (a). CTE může být také ovlivněna vnějšími vlivy, jako je tlak, magnetické pole a elektrické pole, které mění uspořádání atomů v materiálu.

Oxid hlinitý (Al2O3) je umělá keramika s chemickým složením Al2O3. Mezi jeho vlastnosti patří vysoká mechanická pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení a je jedním ze dvou nejtvrdších technických materiálů (druhý po karbidu křemíku). Díky těmto vlastnostem je oxid hlinitý ideální pro aplikace včetně zařízení pro vysoké vakuum, vojenských aplikací a leteckých součástí - a také je vhodný pro metalizaci díky svým vynikajícím vlastnostem odolnosti vůči korozi a teplu.

Pochopení rozdílů v hodnotách CTE různých materiálů při jejich výběru pro aplikaci je nesmírně důležité. Hliník má mnohem vyšší hodnotu CTE než měď, což by mohlo způsobit komplikace při spojování různorodých kovů v aplikacích, jako jsou elektrické kabely, kde by dilatační síly mohly způsobit škodlivé síly ve spojích a vést k destruktivním silám uvnitř spojů.

Pro minimalizaci těchto vlivů je nejlepší volit kovy s nízkými hodnotami CTE a vzít na vědomí, že některé materiály se rozpínají úměrně teplotě; to znamená, že pokud by se teplota zdvojnásobila, tento materiál by se rozpínal čtyřikrát!

Lineární tepelná roztažnost (LTE) je základní charakteristikou materiálů, protože souvisí s jejich modulem pružnosti, Youngovým modulem a plochou průřezu. Kromě toho má LTE vliv také na bezdeformační teplotu Tref a lze ji stanovit pomocí diferenční termické analýzy (DTA).

Pro stanovení lineární tepelné roztažnosti materiálů se zkušební vzorky zmrazí a změří se jejich rozměrové změny; tyto výsledky se pak porovnají s původními hodnotami a zjistí se hodnota koeficientu tepelné roztažnosti (CTE). Výsledky CTE závisí na různých faktorech, včetně složení a geometrie vzorku, technik měření délky a teploty a také na standardních nebo přijatých hodnotách CTE.

Youngův modul

Youngův modul měří odolnost materiálů proti ohybu nebo tlaku. Inženýři tuto vlastnost využívají při navrhování konstrukcí tak, aby odolávaly přiměřeným úrovním namáhání, a používá se také jako metoda hodnocení jejich elastických vlastností - aby se ujistili, že vydrží opakované používání v náročných podmínkách.

K výpočtu Youngova modulu používají inženýři několik zkušebních přístrojů. Nejprve změří různé průměry materiálu a provedou měření v několika bodech, aby stanovili přesnou základní hodnotu, která se použije pro další výpočty. Dále deformační zkoušky umožňují inženýrům zjistit, jak různé síly ovlivňují reakci materiálu za různých okolností.

Po vyhodnocení svých zjištění inženýři vypočítají Youngův modul materiálu porovnáním jeho hodnot se standardními referenčními hodnotami. Toto určení ukáže, zda jeho schopnost pohlcovat napětí může odolat normálovému namáhání, nebo zda jeho křehkost vylučuje použití v konstrukčních aplikacích.

Youngův modul oxidu hlinitého cte závisí na několika proměnných, včetně teploty, složení slitiny a krystalové struktury. Obecně se vyjadřuje jako funkce deformace, která na něj působí; konkrétně frac LL0/frac EE(LL)2.

Hliník a zirkon jsou materiály, které se díky své pevnosti, trvanlivosti, vysoké teplotní toleranci a odolnosti proti korozi a otěru hojně využívají v letectví, automobilovém průmyslu a průmyslových výrobcích.

Hliník má mezi svými atomy silnou iontovou vazbu, která mu propůjčuje žádoucí materiálové vlastnosti. Ačkoli při zvýšených teplotách existuje více krystalických fází, většina z nich poměrně rychle přechází do hexagonální alfa fáze, což vede k vytvoření pevného a tuhého keramického materiálu, který se často používá v konstrukčních aplikacích.

Modul pružnosti oxidu hlinitého je přibližně 69 gigapascalů (GPa). Tato hodnota byla ověřena experimentálními měřeními, teoretickými výpočty a simulacemi; jeho přesná hodnota se však může lišit v závislosti na způsobu zpracování a výroby.

Pórovitost

Hliníková keramika je všestranná technická keramika s vynikající odolností proti korozi a opotřebení, mimořádnou mechanickou pevností a odolává náročným podmínkám od zemních prací a aplikací pro přenos materiálu až po vysokoteplotní pece a výhně. Hliníková keramika používaná v těchto prostředích obvykle vykazuje přizpůsobené mikrostruktury a složení přizpůsobené konkrétně pro daný úkol - díky těmto vlastnostem je hliníková keramika preferovaným řešením pro mnoho náročných aplikací.

Pórotvorná činidla používaná při výrobě korundové keramiky mohou mít obrovský vliv na její tepelné chování, například typy škrobu používané pro tvorbu. Výsledky této studie ukazují, že tyto materiály vykazují různé úrovně pórovitosti a velikosti pórů, pokud jsou vyrobeny z bramborového, pšeničného a kukuřičného škrobu - přičemž každý prášek má také různou hustotu, která ovlivňuje tepelnou vodivost.

Za účelem zkoumání vlivu pórotvorného činidla na tepelné vlastnosti oxidu hlinitého cte byly připraveny tři povlaky s použitím různých prášků a parametrů nástřiku s cílem prozkoumat jeho vliv na tepelně izolační vlastnosti. Nastříkané vzorky pak byly podrobeny tepelněizolačním zkouškám, které odhalily, že povlaky s hrubými a středními částicemi vykazují nižší tepelnou izolaci než povlaky s jemnými částicemi; navíc tyto keramiky vyrobené z hrubých a středních prášků měly více neroztavených částic a nepravidelné rozložení velikosti pórů než jejich protějšky s jemnými částicemi.

Tyto výsledky ukazují, že pórotvorné látky a velikost částic výchozího prášku hrají významnou roli při charakterizaci porézní keramiky z oxidu hlinitého, protože jejich velikost, tvar a rozložení hrají nedílnou roli v tepelných vlastnostech povlaku, jako jsou izolační vlastnosti.

Hodnotili jsme nejen látky vytvářející póry a velikost částic, ale také jsme použili rentgenovou práškovou difrakci k analýze morfologie 3D struktury AAO. Výsledky rentgenového vyšetření potvrdily existenci podélných pórů v 3D membránách z oxidu hlinitého i příčných nanokanálků; jejich délka ovlivňuje tepelnou vodivost i použitý materiál plniva.

Hustota

Hliník je pokročilý technický keramický materiál, který se běžně používá v různých průmyslových odvětvích. Vyznačuje se vynikajícími mechanickými a elektrickými vlastnostmi, díky nimž je vhodný pro přesné těsnicí aplikace v prostředí s vysokými teplotami a díky extrémně nízké pórovitosti a velké velikosti zrn nabízí i vynikající izolační vlastnosti. Hliník je chemicky inertní a odolný vůči korozi.

Mezi mechanické vlastnosti oxidu hlinitého patří také jeho odolnost proti otěru, tvrdost a pevnost v ohybu - často přesahující 160 MPa v tahu a 280 MPa v ohybu - stanovené na základě zkoušek za stanovených podmínek. Pevnost v tahu za ohybu měří schopnost materiálu deformovat se při zatížení; pro přesné posouzení těchto vlastností se pevnost v tahu a pevnost v tahu za ohybu měří přímým působením napětí a měřením deformace v místě porušení.

Fyzikální vlastnosti oxidu hlinitého se mohou lišit v závislosti na jeho čistotě a výrobním procesu. Reaktivní oxid hlinitý má nižší teplotu tání a vyšší hustotu než běžný oxid hlinitý a tento rozdíl může významně ovlivnit výrobu, procesy použití i výkonnost výrobku.

Jemnozrnný technický oxid hlinitý je jedním z hlavních tahounů průmyslu a poskytuje atraktivní rovnováhu mezi náklady a výkonem. Dostupné stupně čistoty se pohybují od 94% pro aplikace se snadnou kovatelností až po 99,8%, které splňují i náročné požadavky aplikací.

Keramický materiál v zeleném nebo sušenkovém stavu lze snadno opracovat do složitých geometrických tvarů. Bohužel proces spékání, který je nutný k jeho úplnému zhutnění, způsobuje jeho smrštění přibližně o 20%; dosažení těsných tolerancí proto vyžaduje přesné obrábění pomocí diamantového broušení, které může být časově i finančně náročné.

Obrobitelná sklokeramika Macor může představovat cenově výhodnou alternativu v případech, kdy výkonnost oxidu hlinitého není prvořadá. Macor má srovnatelnou pevnost v ohybu a tepelnou vodivost, ale má větší velikost zrn; proto může mít menší odolnost proti oděru a špatně funguje v prostředích, kde dochází k rychlým cyklům zahřívání/ochlazování.