Alümina Yoğunluğu Nedir?

Alümina (alüminyum oksit, Al2O3) en yaygın kullanılan teknik seramiklerden biridir. Birçok faydalı ve benzersiz özelliğe sahip olması onu bir dizi endüstriyel uygulama için uygun hale getirmektedir.

Alüminyum alaşımı korozyona ve sıcaklığa karşı son derece dayanıklı olmasıyla bilinir. Ayrıca, aşınmaya karşı mükemmel direnci, bu malzemeyle yapılan bileşenler ve parçalar için faydalı ömrünü uzatmaya yardımcı olur.

Kütle

Alüminyum yumuşaktır ancak küçük miktarlarda bakır, magnezyum, silikon veya manganez ile alaşım oluşturarak güçlendirilebilir ve bu da metali elektrik ve ısı iletkenliği, mukavemet, süneklik ve korozyon direnci açısından daha da çok yönlü hale getiren daha güçlü alaşımlar oluşturur. Ayrıca hafiftir - birçok uygulama için bir avantaj! Alüminyumun çok yönlülüğü, akla gelebilecek her türlü amaca uygun olabilecek çeşitli ürünlere kolayca şekillendirilmesine de olanak tanır.

Alüminyum hem saf metal olarak hem de oksit olarak yer kabuğunda, yumuşak özelliklere ve 13 atom numarasına sahip toksik olmayan tortular oluşturduğu boksit cevheri yataklarında bulunabilir. Gümüşi beyaz rengi ve metalik parlaklığıyla alüminyum, imalat için kolayca bükülebilir, dövülebilir veya ince tabakalar halinde preslenebilir ve hatta kendi kendini koruyan oksit kaplamasını oluşturarak korozyona direnmek için oksit koruyucu bir bariyerle kaplanabilir.

Alümina en çok aşındırıcı veya refrakter bir malzeme olarak bilinir. Ayrıca, seramiklerde, elektrik yalıtkanlarında, katalizörlerde ve kataliz uygulamalarında bulunabilir. Üretim amaçları için çeşitli tane boyutlarında tozlar veya granüller halinde üretilebilen çeşitli kaliteler mevcuttur.

Bu malzemenin kimyasal kararlılığı yüksektir ve aşınma, korozyon, donma veya yıpranma nedeniyle yüzey veya yapısal hasara uğramadan tuzlara, asitlere ve buharlara maruz kalmaya uygundur. Ayrıca, dayanıklılığı, kırılma veya bozulmaya yenik düşmeden yüksek sıcaklıklara dayanmasını sağlar.

Alüminyum periyodik tabloda toprak alkali grubuna aittir ve 2698 g/mol atom kütlesine ve üç değerlik elektronuna sahiptir. Oksijen ve alüminyum arasındaki reaksiyonlar yavaş gerçekleşirken, alüminyum ile sıcak asitler ve alkaliler arasındaki reaksiyonlar hızlı gerçekleşir.

Alümina (Al2O3) yer kabuğunda bol miktarda bulunur ve çeşitli uygulamalar için kullanılır. Yüksek erime noktasına ve sertlik, mukavemet ve düşük genleşme katsayısı gibi mükemmel mekanik ve fiziksel özelliklere sahiptir - refrakter, elektrik yalıtkanı ve kimyasal taşıyıcı olarak uygun olmasını sağlayan nitelikler - tuğlalar, potalar, laboratuvar gereçleri, kağıt bujiler, cam ultrafiltrasyon kromatografik analizi için boya kaplamalarının yanı sıra alüminyum metal ve bileşiklerinin üretimi için uygun hale getirir.

Cilt

Alümina, üstün performansı nedeniyle çok çeşitli uygulamalarda kullanılan bir mühendislik seramiğidir. Alümina, yüksek düzeyde mekanik mukavemet, basınç mukavemeti, sertlik ve korozyon ve aşınma direncinin yanı sıra düşük termal genleşme oranları ve kimyasal inertlik özelliklerine sahiptir. Ayrıca, alümina ısıtılmış seyreltik hidroklorik asit ile karıştırıldığında hem asidik hem de alkalik etki gösterirken, sülfürik asit ile birleştirildiğinde alkalik etki gösterir.

Alümina hacmi, kütlesinin santimetre küp (g/cm3) cinsinden yoğunluğa bölünmesiyle ifade edilebilir, bu da malzemesinde kaç boşluk bulunduğunu ölçtüğü için dikkate alınması gereken önemli bir özelliktir - boşluk içeriği ne kadar düşükse hacmi o kadar büyüktür. Sıcaklık da etkili bir role sahiptir, çünkü daha yüksek sıcaklıklar yoğunluğun artmasına neden olur.

Boksit, çeşitli konsantrasyonlarda silika, demir oksit, titanya ve alüminosilikat gibi diğer elementleri ve bileşikleri içeren bir veya daha fazla alüminyum hidroksit mineralinden oluşan doğal olarak oluşan heterojen bir malzemedir. Dünya üretiminin yaklaşık 85%'si boksitin alüminaya dönüştürülmesi için Bayer Prosesi olarak bilinen ıslak kimyasal liç yöntemini kullanmaktadır.

G-alümina, hidrokinon ve katekol gibi değerli organik bileşikler üreten hidrojen peroksit ile fenol hidroksilasyon reaksiyonu için Fe bazlı katalizörler için mükemmel bir destek malzemesi haline getiren, yüksek gözeneklilik ve yüzey alanına sahip, geniş gözenekli, son derece mezogözenekli bir alümina formudur. G-alümina, bu işlemde 53,4%'lik olağanüstü bir dönüşüm sağlarken, d-hidroksibenzenlere karşı yüzde 96,2'lik bir seçiciliğe sahiptir ve endüstriyel bir katalizör olarak değerinin altını daha da çizmektedir.

Gama fazlı alümina, yüksek katalitik aktiviteye sahip mikro gözenekli bal peteği yapılarına dönüştürülebilir, bu da onu petrol arıtma uygulamalarında birçok endüstriyel katalizörü desteklemek için çekici bir malzeme haline getirir. Ayrıca, nanofiltrasyon membranı hazırlama için bir substrat olarak potansiyeli üzerine yapılan araştırmalar umut verici ilk sonuçlar vermiştir; ayrıca bu tür alümina, belirli yarı iletken cihazların ihtiyaç duyduğu sentetik safirleri oluşturmak için kullanılmaktadır.

Yoğunluk

Alümina, düşük özgül ağırlığa ve yüksek sertliğe sahip, düşük özgül ağırlık ve mükemmel sertlik özellikleri sunan polikristalin bir seramiktir. Çeşitli saflıklarda mevcut olan Alümina, fırınlanmadan ve sinterlenmeden önce istenen şekilleri oluşturmak için enjeksiyonla kalıplanabilir, kalıpla preslenebilir, izostatik olarak preslenebilir, kayarak dökülebilir veya ekstrüde edilebilir - tıpkı metaller ve alaşımların standart teknikler kullanılarak daha kolay işlenebilmesi gibi; orta derecede gerilme mukavemeti ancak kırılgan yapısı, fabrikasyonu çok daha az verimli hale getirir; termal iletkenlik özellikleri, Alümina malzemeleri kullanılarak üretim işlemleri gerçekleştiğinde Alümina'yı alkali saldırılarına ve güçlü asit saldırılarına karşı dirençli olduğu için ideal kılar.

Alümina, alüminyum metal üretiminde önemli bir hammadde olarak ve elektrik, kimya, havacılık ve aşınmaya dayanıklı bileşenler dahil olmak üzere çok sayıda endüstriyel uygulamada kullanılır. Alümina ayrıca kalça yenileme implantları ve diş kronları gibi tıbbi cihazlarda da bulunabilir; aşınmaya karşı direnci, onu tekstil kılavuzları, pompa pistonları, oluk astarları ve boşaltma delikleri gibi çeşitli aşındırıcı kullanımlar için de uygun hale getirir.

Korindon, alüminanın çeşitli formlarından biridir; oksijen iyonları altıgen yakın paketlenmiş düzenlemelerde paketlenmiştir ve alüminyum iyonları altıgen yakın paketlenmiş yapılarda oktahedral aralıkların üçte ikisine dağılmıştır, ayrıca her oktahedronda altı oksijen iyonu arasında bulunan alüminyum iyonları ve bunların altı oksijen karşılığı, üst katman oktahedronlarında üç taraf arasında paylaşılan bir yüz ile düzensiz bir kristal yapı oluşturur.

Alümina çeşitli işlevlere hizmet edebilir. Aşındırıcı olarak kullanılmasının yanı sıra elektrik yalıtkanı olarak da görev yapar ve entegre devreler için safir üzerine silikon litografisinde yaygın olarak kullanılır, tek elektron transistörleri ve süper iletken kuantum girişim cihazları gibi süper iletken cihazlarda tünel bariyeri olarak hizmet eder, aşınmaya dayanıklı tungsten karbür üretim substratının üretimi sırasında ara malzeme olarak görev yapar. Ne yazık ki düşük darbe dayanımı nedeniyle alümina, bu faktör nedeniyle madencilik uygulamalarında tercih edilen aşınmaya dayanıklı sert malzeme haline gelememiştir.

Alümina tozunun solunması, potansiyel bir mesleki tehlike oluşturmaktadır; radyolabeled 26Al kullanılarak yapılan çalışmalar, akciğerlere derinlemesine nüfuz edebileceğini ve uzun süre orada kalabileceğini, kanserojen olmasının yanı sıra normal akciğer fonksiyonlarına potansiyel olarak müdahale edebileceğini göstermektedir.

Gözeneklilik

Malzemelerin gözenekliliği, katı malzemelerin içindeki hava miktarını ifade eder ve genellikle yüzde olarak ifade edilir. Gözeneklilik, yoğunluklarının tanımlanmasına yardımcı olabilir; daha fazla boşluk daha az yoğun malzemelere eşittir.

Taramalı elektron mikroskobu (SEM), gözenekliliği doğru bir şekilde değerlendirmek için başvurulacak bir araçtır. SEM, numuneleri helyum veya su gibi sıvılara daldırma veya emdirme yöntemleri gibi yöntemlerle geçirgenliklerini (veya suyun malzemelerden geçme kabiliyetini) ölçerken gözenek alanlarını net ve hassas bir şekilde görüntüler; daha fazla birbirine bağlı gözenekler geçirgenliği artırır.

Alümina son derece sert bir malzemedir, yani mekanik aşınmaya ve yıpranmaya etkili bir şekilde dayanabilir - enjeksiyon kalıplama uygulamaları için kullanılan en popüler teknik seramiklerden biri haline gelmesinin bir nedeni budur.

Bununla birlikte, alüminanın bazı dezavantajları vardır. Özellikle, elektriksel özellikleri, çok kristalli olmaması ve yapısını oluşturan atomları içinde birçok kusura sahip olması nedeniyle düşük iletkenlik ile yüksek sıcaklıklarda iyi dayanmaz.

Alüminanın elektriksel özelliklerini artırmanın etkili bir yolu, safsızlık ekleyerek veya daha yüksek sıcaklıklarda ısıtarak daha kristal hale getirmektir. Ancak bu tür değişiklikler, belirli uygulamalarda kullanılan alümina malzemenin mukavemeti ve sertliği üzerinde önemli etkilere sahip olabilir ve yanlış uygulandığında potansiyel olarak sorun yaratabilir.

Alüminanın elektriksel özelliklerini daha fazla gözenek alanı yaratarak geliştirmek, bileşimindeki alüminyum oksit konsantrasyonunu artırarak özelliklerini de geliştirebilir. Daha büyük gözeneklere sahip daha yumuşak ve daha sünek malzemeler de fayda sağlar.

Mezogözenekli alümina, oldukça düzgün kanallara ve geniş yüzey alanlarına sahip başka bir alümina malzeme türüdür ve oda sıcaklıklarında artan elektrik direncine sahip mezogözenekler oluşturur (düşük sıcaklıklarda iki büyüklük sırası; yüksek sıcaklıklarda dört büyüklük sırası), bu da pil üretim uygulamaları için uygulandığında dezavantajlı olabilir.