Hva er Alumina CTe?

Alumina cte er et avansert ildfast materiale med overlegen klebeevne som enkelt kan formes til nær nettform ved hjelp av ulike konsoliderings- og sintringsmetoder, noe som gir presis nær nettforming. I tillegg gjør den elektriske motstanden og motstanden mot termisk sjokk dette til et svært ettertraktet materiale.

Alumina har en ekstremt lav termisk ekspansjonskoeffisient (CTE), noe som gjør den velegnet til gjennomføringer og isolatorer mellom keramikk og metall, gjennomføringer for røntgenkomponenter og komponenter til vakuumpumper.

Termisk ekspansjonskoeffisient

Termisk ekspansjonskoeffisient (CTE) for et materiale refererer til dets lengdeøkning per temperaturstigningsenhet, eller respons på temperaturendringer, som avhenger av både spesifikke atomformer og intermolekylære krefter som holder dem sammen. CTE-målinger kan utføres enten ved én bestemt temperatur eller over flere temperaturområder for å finne gjennomsnittskoeffisienten (a). CTE kan også påvirkes av ytre påvirkninger som trykk, magnetiske felt og elektriske felt som endrer atomenes innretting i materialet.

Alumina (Al2O3) er et teknisk keramisk materiale med den kjemiske sammensetningen Al2O3. Det har blant annet høy mekanisk styrke, hardhet og slitestyrke, og er et av de to hardeste tekniske materialene (nest etter silisiumkarbid). Disse egenskapene gjør aluminiumoksid ideelt for bruksområder som høyvakuumutstyr, militære bruksområder og romfartskomponenter - i tillegg til at det egner seg for metallisering på grunn av sin utmerkede korrosjons- og varmebestandighet.

Det er svært viktig å forstå forskjellene i CTE-verdiene til ulike materialer når man skal velge dem til et bruksområde. Aluminium har en mye høyere CTE-verdi enn kobber, noe som kan skape komplikasjoner når ulike metaller skal kobles sammen i for eksempel elektriske kabler, der ekspansjonskrefter kan forårsake skadelige krefter i skjøtene og føre til ødeleggende krefter i skjøtene.

For å minimere disse effektene er det best å velge metaller med lave CTE-verdier, og vær oppmerksom på at visse materialer utvider seg proporsjonalt med temperaturen, noe som betyr at hvis temperaturen dobles, vil dette materialet utvide seg fire ganger!

Lineær termisk ekspansjon (LTE) er en viktig egenskap for materialer, ettersom den er relatert til deres elastiske modul, Youngs modul og tverrsnittsareal. LTE påvirker også den tøyningsfrie temperaturen Tref og kan bestemmes ved hjelp av differensiell termisk analyse (DTA).

For å bestemme den lineære termiske ekspansjonen til materialer fryses prøveemner ned, og dimensjonsendringene måles. Disse resultatene sammenlignes deretter med de opprinnelige verdiene for å fastslå den termiske ekspansjonskoeffisienten (CTE). Resultatene avhenger av en rekke faktorer, blant annet prøvens sammensetning og geometri, måleteknikker for lengde og temperatur samt standard eller aksepterte CTE-verdier.

Youngs modul

Youngs modul måler materialers motstand mot bøying eller kompresjon. Ingeniører bruker denne egenskapen når de utformer konstruksjoner som skal tåle rimelige påkjenningsnivåer, og den brukes også som en evalueringsmetode for elastiske egenskaper - for å sikre at de vil tåle gjentatt bruk under tøffe forhold.

Ingeniørene bruker flere testinstrumenter for å beregne Youngs modul. Først måler de ulike diametre på materialet og tar målinger på flere punkter for å etablere en nøyaktig basislinje som skal brukes til videre beregninger. Deretter kan ingeniørene ved hjelp av deformasjonstesting se hvordan ulike krefter påvirker hvordan materialet reagerer under ulike omstendigheter.

Når ingeniørene har evaluert funnene sine, beregner de materialets Young-modul ved å sammenligne verdiene med standard referanseverdier. Denne beregningen vil vise om materialet kan motstå normale påkjenninger, eller om det er så skjørt at det ikke kan brukes i konstruksjoner.

Youngs modul for aluminiumoksid cte avhenger av flere variabler, blant annet temperatur, legeringssammensetning og krystallstruktur. Den uttrykkes vanligvis som en funksjon av den påførte tøyningen, nærmere bestemt frac LL0/frac EE(LL)2.

Aluminium og zirkoniumoksid er materialer som er mye brukt i luftfarts-, bil- og industriprodukter på grunn av sin styrke, holdbarhet, høye temperaturtoleranse og motstand mot korrosjon og slitasje.

Aluminiumoksid har sterke ioniske bindinger mellom atomene, noe som gir det de ønskelige materialegenskapene. Selv om det finnes flere krystallfaser ved høye temperaturer, går de fleste ganske raskt over i en heksagonal alfa-fase, noe som resulterer i et sterkt og stivt keramisk materiale som ofte brukes i strukturelle anvendelser.

Aluminiumoksid har en elastisitetsmodul på omtrent 69 gigapascal (GPa). Denne verdien er verifisert gjennom eksperimentelle målinger, teoretiske beregninger og simuleringer, men den eksakte verdien kan variere avhengig av prosesserings- og produksjonsmetoder.

Porøsitet

Aluminiumoksidkeramikk er en allsidig teknisk keramikk med utmerket korrosjons- og slitestyrke, enestående mekanisk styrke og tåler utfordrende miljøer, fra jordflytting og materialoverføring til ovner med høy temperatur. Aluminiumoksidkeramikk som brukes i disse miljøene, har vanligvis skreddersydde mikrostrukturer og sammensetninger som er spesielt tilpasset den aktuelle oppgaven - disse egenskapene gjør aluminiumoksidkeramikk til den foretrukne løsningen for mange krevende bruksområder.

Poredannende stoffer som brukes i produksjonen av aluminiumoksidkeramikk kan ha en enorm effekt på den termiske oppførselen, for eksempel stivelsestyper som brukes til dannelsen. Resultatene av denne studien viser at disse materialene har ulik porøsitet og porestørrelse når de produseres av potet-, hvete- og maisstivelse - og at hvert pulver også har ulik tetthet, noe som påvirker varmeledningsevnen.

For å undersøke poredannende midlers effekt på de termiske egenskapene til alumina cte, ble tre belegg fremstilt ved hjelp av ulike pulvere og sprøyteparametere for å undersøke hvordan de påvirket de termiske isolasjonsegenskapene. De påsprøytede prøvene ble deretter testet for varmeisolasjon, og det viste seg at belegg med grove og mellomstore partikler hadde lavere varmeisolasjon enn belegg med fine partikler. I tillegg hadde keramikken som var produsert av grove og mellomstore pulver, flere usmeltede partikler og en uregelmessig porestørrelsesfordeling enn de finpartikkelbaserte beleggene.

Disse resultatene viser at poredannende stoffer og partikkelstørrelsen i utgangspulveret spiller en viktig rolle i karakteriseringen av porøs aluminiumoksidkeramikk, ettersom størrelsen, formen og fordelingen av disse spiller en vesentlig rolle for termiske beleggsegenskaper som isolasjonsevne.

I tillegg til å evaluere poredannende stoffer og partikkelstørrelser brukte vi røntgenpulverdiffraksjon til å analysere 3D AAO-strukturens morfologi. Røntgenresultatene bekreftet eksistensen av langsgående porer i 3D-membraner av aluminiumoksid samt tverrgående nanokanaler; lengden på disse påvirker både varmeledningsevnen og fyllmaterialet som brukes.

Tetthet

Alumina er et avansert teknisk keramisk materiale som ofte brukes i ulike industrielle miljøer. Det har overlegne mekaniske og elektriske egenskaper, noe som gjør det egnet til presisjonstetting i miljøer med høye temperaturer, samtidig som det har fremragende isolasjonsegenskaper på grunn av sin ekstremt lave porøsitet og store kornstørrelse. Aluminiumoksid er kjemisk inert og motstandsdyktig mot korrosjon.

Aluminiumoksyds mekaniske egenskaper omfatter også motstand mot slitasje, hardhet og bøyefasthet - ofte over 160 MPa i strekk og 280 MPa i bøyefasthet - som bestemmes gjennom testing under spesifiserte forhold. Bøyestyrken måler materialets evne til å deformeres under belastning. For å vurdere disse egenskapene nøyaktig måles strekk- og bøyestyrken ved å påføre materialet en spenning direkte på det og måle deformasjonen ved bruddpunktet.

De fysiske egenskapene til aluminiumoksid kan variere avhengig av renhet og produksjonsprosess. Reaktiv alumina har lavere smeltetemperatur og høyere tetthet enn vanlig alumina, og denne forskjellen kan ha betydelig innvirkning på produksjon, bruksprosesser og produktytelse.

Finkornet teknisk aluminiumoksid er en av industriens arbeidshester og gir en attraktiv balanse mellom kostnad og ytelse. Tilgjengelig renhetsgrad spenner fra 94% for enkel metallisering til 99,8%, noe som oppfyller selv krevende krav.

Keramisk materiale i grønn tilstand kan enkelt bearbeides til komplekse geometrier. Dessverre fører sintringsprosessen som kreves for å gjøre materialet helt tett, til at det krymper med ca. 20%, og for å oppnå tette toleranser kreves det derfor presisjonsbearbeiding ved hjelp av diamantsliping, noe som kan være både tidkrevende og kostbart.

Macor maskinbearbeidbar glasskeramikk kan være et kostnadseffektivt alternativ når ytelsen til aluminiumoksid ikke er av avgjørende betydning. Macor har sammenlignbar bøyestyrke og varmeledningsevne, men med større kornstørrelse. Derfor kan det ha mindre slitestyrke og gi dårligere ytelse i miljøer som opplever raske sykluser med oppvarming og nedkjøling.