Wat is aluminiumoxide dichtheid?

Aluminiumoxide (aluminiumoxide, Al2O3) is een van de meest gebruikte technische keramische materialen. Het heeft veel gunstige en unieke eigenschappen die het geschikt maken voor een scala aan industriële toepassingen.

Aluminiumlegering staat bekend als zeer corrosiebestendig en temperatuurbestendig. Bovendien verlengt de uitstekende slijtvastheid de levensduur van onderdelen die met dit materiaal zijn gemaakt.

Massa

Aluminium is zacht, maar kan worden versterkt door het te legeren met kleine hoeveelheden koper, magnesium, silicium of mangaan om sterkere legeringen te vormen die het metaal nog veelzijdiger maken op het gebied van elektrische en thermische geleidbaarheid, sterkte, vervormbaarheid en corrosiebestendigheid. Bovendien is het licht van gewicht - een voordeel voor veel toepassingen! De veelzijdigheid van aluminium zorgt er ook voor dat het gemakkelijk kan worden gevormd tot verschillende producten die geschikt zijn voor elk denkbaar doel.

Aluminium komt zowel als zuiver metaal en als oxide voor in de aardkorst in bauxietertsafzettingen, waar het niet-giftige afzettingen vormt met zachte eigenschappen en een atoomnummer van 13. Met zijn zilverwitte kleur en metaalglans kan aluminium gemakkelijk worden gebogen, geslagen of geperst in dunne platen voor fabricage. Met zijn zilverwitte kleur en metallic glans kan aluminium gemakkelijk worden gebogen, geslagen of geperst in dunne platen voor fabricage en kan zelfs worden bedekt met een beschermende oxidelaag om corrosie te weerstaan door zijn eigen zelfbeschermende oxidelaag te creëren.

Aluminiumoxide is vooral bekend als schuurmiddel of vuurvast materiaal. Daarnaast is het te vinden in keramiek, elektrische isolatoren, katalysatoren en katalysetoepassingen. Er bestaan verschillende kwaliteiten die voor productiedoeleinden in poeders of korrels van verschillende korrelgroottes gemaakt kunnen worden.

De chemische stabiliteit van dit materiaal is hoog, waardoor het geschikt is voor blootstelling aan zouten, zuren en dampen zonder dat het oppervlak of de structuur schade oploopt door slijtage, corrosie, vorst of slijtage. Bovendien is het door zijn duurzaamheid bestand tegen hoge temperaturen zonder te breken of af te breken.

Aluminium behoort tot de groep van de alkalische aarden in het periodiek systeem en heeft een atoommassa van 2698 g/mol en drie valentie-elektronen. Reacties tussen zuurstof en aluminium verlopen langzaam, terwijl reacties tussen aluminium en hete zuren en basen snel verlopen.

Aluminiumoxide (Al2O3) is overvloedig aanwezig in de aardkorst en wordt voor verschillende toepassingen gebruikt. Het heeft een hoog smeltpunt en uitstekende mechanische en fysische eigenschappen zoals hardheid, sterkte en een lage uitzettingscoëfficiënt - eigenschappen die het geschikt maken als vuurvaste, elektrische isolator en chemische drager - waardoor het geschikt is voor bakstenen, smeltkroezen, laboratoriumartikelen, papieren bougies verfcoatings voor glas ultrafiltratie chromatografische analyse en de productie van aluminiummetaal en aluminiumverbindingen.

Volume

Aluminiumoxide is een technische keramiek die in een groot aantal toepassingen wordt gebruikt vanwege de uitstekende prestaties. Aluminiumoxide heeft een hoge mechanische sterkte, druksterkte, hardheid en weerstand tegen corrosie en slijtage, evenals een lage thermische uitzetting en chemische inertie. Bovendien werkt aluminiumoxide zowel zuur als alkalisch wanneer het gemengd wordt met verwarmd verdund zoutzuur, terwijl het alkalisch werkt wanneer het gecombineerd wordt met zwavelzuur.

Het volume van aluminiumoxide kan worden uitgedrukt als de massa gedeeld door de dichtheid in kubieke centimeter (g/cm3), waardoor het een essentiële eigenschap is om rekening mee te houden, omdat het meet hoeveel holtes er in het materiaal zitten - hoe lager het gehalte aan holtes, hoe groter het volume. Temperatuur speelt ook een belangrijke rol, want hogere temperaturen leiden tot een hogere dichtheid.

Bauxiet is een natuurlijk voorkomend heterogeen materiaal dat bestaat uit een of meer aluminiumhydroxidemineralen met andere elementen en verbindingen zoals silica, ijzeroxide, titania en aluminosilicaat in verschillende concentraties. Voor ongeveer 85% van de wereldproductie wordt een natte chemische loogmethode gebruikt die bekend staat als het Bayerproces om bauxiet om te zetten in aluminiumoxide.

G-aluminiumoxide is een extreem mesoporeuze vorm van aluminiumoxide met grote poriën die een hoge porositeit en oppervlakte heeft, waardoor het een uitstekend ondersteuningsmateriaal is voor Fe-gebaseerde katalysatoren voor de fenolhydroxyleringsreactie met waterstofperoxide waarbij waardevolle organische verbindingen zoals hydrochinon en catechol worden geproduceerd. G-aluminiumoxide heeft een uitstekende conversie van 53,4% in dit proces met een selectiviteit voor d-hydroxybenzenen van 96,2%, wat zijn waarde als industriële katalysator verder onderstreept.

Gammafasegaluminiumoxide kan worden gevormd tot microporeuze honingraatstructuren met een hoge katalytische activiteit, waardoor het een aantrekkelijk materiaal is voor de ondersteuning van veel industriële katalysatoren in aardolieraffinagetoepassingen. Verder heeft onderzoek naar het potentieel als substraat voor nanofiltratiemembraanbereiding veelbelovende eerste resultaten opgeleverd; verder wordt dit type aluminiumoxide gebruikt voor het maken van synthetische saffieren die nodig zijn voor bepaalde halfgeleiderapparaten.

Dichtheid

Aluminiumoxide is een polykristallijne keramiek met een laag soortelijk gewicht en een hoge hardheid. Alumina is verkrijgbaar in verschillende zuiverheden en kan worden spuitgegoten, geperst, isostatisch geperst, gegoten of geëxtrudeerd om de gewenste vormen te krijgen voordat het wordt gebakken en gesinterd - net zoals metalen en legeringen gemakkelijker kunnen worden bewerkt met standaardtechnieken; de matige treksterkte maar brosheid maken fabricage veel minder efficiënt; de thermische geleidbaarheidseigenschappen maken Alumina ideaal omdat het bestand is tegen aanvallen van alkaliën en sterke zuren bij fabricageprocessen met Alumina materialen.

Aluminiumoxide wordt gebruikt als een belangrijke grondstof bij de productie van aluminiummetaal en in tal van industriële toepassingen, waaronder elektrische, chemische, luchtvaart- en slijtvaste componenten. Aluminiumoxide is ook te vinden in medische hulpmiddelen zoals heupresurfacing-implantaten en tandheelkundige kronen; de slijtvastheid maakt het ook geschikt voor diverse abrasieve toepassingen zoals textielgeleiders, pompzuigers, glijgootvoeringen en uitstroomopeningen.

Korund is een van de verschillende vormen van aluminiumoxide, met zuurstofionen verpakt in hexagonale dicht opeengepakte structuren en aluminiumionen verdeeld over twee derde van de octahedrale tussenruimten in hexagonale dicht opeengepakte structuren, evenals aluminiumionen tussen zes zuurstofionen in elke octaëder en hun zes zuurstoftegenhangers die een onregelmatige kristalstructuur vormen met één vlak gedeeld door drie zijden op de bovenste laag octaëders.

Aluminiumoxide kan verschillende functies vervullen. Naast het gebruik als schuurmiddel fungeert het ook als een elektrische isolator en wordt het op grote schaal gebruikt in silicium op saffier lithografie voor geïntegreerde schakelingen, dient het als een tunnelbarrière in supergeleidende apparaten zoals single electron transistors en supergeleidende quantum interferentie apparaten, en fungeert het als een tussenmateriaal tijdens de productie van slijtvast wolfraamcarbide productiesubstraat. Helaas is aluminiumoxide vanwege zijn lagere slagvastheid nog niet uitgegroeid tot het slijtvaste taaimateriaal bij uitstek in mijnbouwtoepassingen.

Het inademen van aluminiumoxidestof vormt een potentieel beroepsrisico. Onderzoeken met 26Al radioactief gemerkt aluminiumoxide geven aan dat het stof diep in de longen kan doordringen en daar voor langere tijd kan blijven, wat het normale functioneren van de longen kan verstoren en kankerverwekkend kan zijn.

Poreusheid

Poreusheid van materialen verwijst naar de hoeveelheid lucht in vaste materialen, meestal uitgedrukt als percentage. Poreusheid kan helpen bij het bepalen van de dichtheid; meer holtes staat gelijk aan minder dichte materialen.

Een rasterelektronenmicroscoop (SEM) is het instrument bij uitstek om porositeit nauwkeurig te beoordelen. Een SEM geeft poriegroottes duidelijk en nauwkeurig weer terwijl de permeabiliteit wordt gemeten - of het vermogen van water om door materialen te gaan - door methoden zoals onderdompeling van monsters in vloeistof zoals helium of water of door imbibratiemethoden; meer onderling verbonden poriën verhogen de permeabiliteit.

Aluminiumoxide is een extreem hard materiaal, wat betekent dat het goed bestand is tegen mechanische slijtage - een van de redenen waarom het een van de populairste technische keramische materialen is geworden voor spuitgiettoepassingen.

Aluminiumoxide heeft echter een aantal nadelen. Met name de elektrische eigenschappen zijn niet goed bij hogere temperaturen, met een laag geleidingsvermogen omdat het niet erg kristallijn is en veel defecten bevat in de atomen waaruit het bestaat.

Een effectieve manier om de elektrische eigenschappen van aluminiumoxide te verbeteren is door het kristallijner te maken door onzuiverheden toe te voegen of door het bij hogere temperaturen te verhitten. Dergelijke veranderingen kunnen echter aanzienlijke gevolgen hebben voor de sterkte en hardheid van aluminiumoxidemateriaal dat in bepaalde toepassingen wordt gebruikt, waardoor problemen kunnen ontstaan als het verkeerd wordt toegepast.

Het verbeteren van de elektrische eigenschappen van aluminiumoxide door het te maken met een grotere poriënruimte kan ook de eigenschappen verbeteren, door de aluminiumoxideconcentratie in de samenstelling te verhogen. Zachtere en taaiere materialen met grotere poriën profiteren hier ook van.

Mesoporeus aluminiumoxide is een ander type aluminiumoxide materiaal met zeer uniforme kanalen en grote oppervlakten, waardoor mesoporiën ontstaan met een verhoogde elektrische weerstand bij kamertemperatuur (twee orden van grootte bij lage temperaturen; vier orden bij hoge temperaturen), wat nadelig kan zijn bij toepassing voor batterijproductietoepassingen.