Що таке щільність глинозему?

Глинозем (оксид алюмінію, Al2O3) - одна з найпоширеніших технічних керамік. З багатьма корисними та унікальними властивостями, які роблять її придатною для широкого спектру промислових застосувань.

Алюмінієвий сплав відомий своєю високою корозійною та температурною стійкістю. Крім того, його відмінна стійкість до стирання допомагає продовжити термін служби компонентів і деталей, виготовлених з цього матеріалу.

Меса

Алюміній м'який, але його можна зміцнити, сплавляючи з невеликою кількістю міді, магнію, кремнію або марганцю, щоб утворити міцніші сплави, які роблять метал ще більш універсальним з точки зору електро- і теплопровідності, міцності, пластичності та корозійної стійкості. Крім того, він легкий - перевага для багатьох застосувань! Універсальність алюмінію також дозволяє легко формувати з нього різні вироби, які можуть відповідати будь-яким цілям, які тільки можна собі уявити.

Алюміній зустрічається як у вигляді чистого металу, так і у вигляді оксиду в земній корі в покладах бокситів, де він утворює нетоксичні відкладення з м'якими властивостями і атомним номером 13. Завдяки своєму сріблясто-білому кольору та металевому блиску алюміній легко гнути, бити або пресувати в тонкі листи для виготовлення, і навіть покривати оксидним захисним бар'єром, щоб протистояти корозії, створюючи власне оксидне покриття, що самозахищає від корозії.

Глинозем найбільш відомий як абразивний або вогнетривкий матеріал. Крім того, його можна знайти в кераміці, електричних ізоляторах, каталізаторах і каталітичних процесах. Існує безліч сортів, які можуть бути виготовлені у вигляді порошків або гранул різної зернистості для виробничих цілей.

Хімічна стійкість цього матеріалу є високою, що робить його придатним для впливу солей, кислот і парів без пошкодження поверхні або структури внаслідок стирання, корозії, морозу або зносу. Крім того, його міцність дозволяє йому витримувати високі температури, не піддаючись руйнуванню або деградації.

Алюміній належить до лужноземельних елементів періодичної системи Менделєєва і має атомну масу 2698 г/моль та три валентні електрони. Реакції між киснем і алюмінієм відбуваються повільно, тоді як реакції між алюмінієм і гарячими кислотами та лугами відбуваються швидко.

Глинозем (Al2O3) широко розповсюджений у земній корі і використовується в різних сферах. Він має високу температуру плавлення і відмінні механічні та фізичні властивості, такі як твердість, міцність і низький коефіцієнт розширення - якості, які роблять його придатним як вогнетривкий, електричний ізолятор і хімічний носій - що робить його придатним для виробництва цегли, тиглів, лабораторного посуду, паперових свічок запалювання, фарб, покриттів для ультрафільтраційного хроматографічного аналізу скла, а також для виробництва металевого алюмінію та його сполук.

Обсяг

Глинозем - це інженерна кераміка, що використовується в широкому спектрі застосувань завдяки своїм видатним характеристикам. Глинозем має високі показники механічної міцності, міцності на стиск, твердості, корозійної та зносостійкості, а також низький коефіцієнт теплового розширення і хімічну інертність. Крім того, глинозем діє як кислотно, так і лужно при змішуванні з нагрітою розведеною соляною кислотою, в той час як в поєднанні з сірчаною кислотою він діє лужно.

Об'єм глинозему можна виразити як масу, поділену на густину в кубічних сантиметрах (г/см3), що робить його важливою характеристикою, оскільки він вимірює кількість пустот у матеріалі - чим менший вміст пустот, тим більший об'єм. Температура також відіграє важливу роль, оскільки вищі температури призводять до збільшення густини.

Боксит - це природний гетерогенний матеріал, що складається з одного або декількох мінералів гідроксиду алюмінію, який містить інші елементи і сполуки, такі як кремнезем, оксид заліза, титан і алюмосилікат у різних концентраціях. Близько 85% світового виробництва використовує метод мокрого хімічного вилуговування, відомий як процес Байєра, для перетворення бокситів на глинозем.

G-глинозем - це надзвичайно мезопориста форма глинозему з великими порами, яка має високу пористість і площу поверхні, що робить його чудовим допоміжним матеріалом для каталізаторів на основі заліза для реакції гідроксилювання фенолу пероксидом водню, в результаті якої утворюються цінні органічні сполуки, такі як гідрохінон і катехол. G-глинозем може похвалитися видатною конверсією 53,4% в цьому процесі, маючи при цьому селективність по відношенню до d-гідроксибензолів 96,2%, що ще більше підкреслює його цінність як промислового каталізатора.

Гамма-фазний електрокорунд може бути сформований у мікропористі стільникові структури з високою каталітичною активністю, що робить його привабливим матеріалом для підтримки багатьох промислових каталізаторів у нафтопереробці. Крім того, дослідження його потенціалу як субстрату для виготовлення нанофільтраційних мембран дали багатообіцяючі перші результати; крім того, цей тип глинозему використовується для створення синтетичних сапфірів, необхідних для певних напівпровідникових приладів.

Щільність

Глинозем - це полікристалічна кераміка з низькою питомою вагою і високою твердістю, що пропонує низьку питому вагу і відмінні властивості твердості. Доступний у різних ступенях чистоти, глинозем можна відливати під тиском, пресувати під тиском, ізостатично пресувати, лити під тиском або екструдувати для формування бажаних форм перед випалюванням і спіканням - подібно до металів і сплавів, його легше обробляти стандартними методами; його помірна міцність на розрив, але крихкість робить виробництво набагато менш ефективним; теплопровідні властивості роблять глинозем ідеальним, оскільки він протистоїть впливу лугів, а також сильних кислот у виробничих процесах, що відбуваються з використанням глиноземних матеріалів.

Глинозем використовується як важлива сировина у виробництві металевого алюмінію, а також у численних промислових галузях, включаючи електротехнічну, хімічну, аерокосмічну та стійкі до стирання компоненти. Глинозем також можна знайти в медичних виробах, таких як імплантати для відновлення кульшового суглоба і зубні коронки; його стійкість до стирання також робить його придатним для різних абразивних застосувань, таких як текстильні направляючі, плунжери насосів, футерування жолобів і випускних отворів.

Корунд є однією з декількох форм глинозему, з іонами кисню, упакованими в гексагональні тісно упаковані структури, іонами алюмінію, розподіленими по двох третинах октаедричних проміжків в гексагональних тісно упакованих структурах, а також іонами алюмінію, що знаходяться між шістьма іонами кисню в кожному октаедрі, і їх шістьма кисневими аналогами, що утворюють нерегулярну кристалічну структуру з однією гранню, розділеною між трьома гранями на октаедрах верхнього шару.

Глинозем може виконувати кілька функцій. Крім того, що він використовується як абразив, він також діє як електричний ізолятор і широко застосовується в літографії кремнію на сапфірі для інтегральних схем, служить тунельним бар'єром у надпровідних пристроях, таких як одноелектронні транзистори і надпровідні квантові інтерференційні пристрої, а також виступає проміжним матеріалом під час виробництва зносостійкої підкладки для виробництва карбіду вольфраму. На жаль, через свою нижчу ударну в'язкість глинозем ще не став зносостійким і міцним матеріалом вибору в гірничодобувній промисловості через цей фактор.

Вдихання глиноземного пилу становить потенційну професійну небезпеку: дослідження з використанням радіоактивно міченого 26Al показали, що він може глибоко проникати в легені і залишатися там протягом тривалого часу, потенційно порушуючи нормальне функціонування легенів, а також будучи канцерогенним.

Пористість

Пористість матеріалів - це кількість повітря в твердих матеріалах, зазвичай виражена у відсотках. Пористість може допомогти визначити їхню щільність: більше пустот означає меншу щільність матеріалу.

Растровий електронний мікроскоп (РЕМ) є основним інструментом для точної оцінки пористості. РЕМ чітко і точно відображає порові простори, вимірюючи їхню проникність - або здатність води проходити крізь матеріали - за допомогою таких методів, як занурення зразків у рідину, наприклад, гелій або воду, або методом імбібіції; більше взаємопов'язаних пор збільшує проникність.

Глинозем є надзвичайно твердим матеріалом, що означає, що він може ефективно протистояти механічному стиранню та зношуванню - одна з причин, чому він став однією з найпопулярніших технічних керамік, що використовуються для лиття під тиском.

Однак глинозем має деякі недоліки. Зокрема, його електричні властивості погано витримують високі температури, а провідність низька через те, що він не дуже кристалічний і має багато дефектів в атомах, які складають його структуру.

Ефективним способом покращення електричних властивостей електрокорунду є підвищення його кристалічності шляхом додавання домішок або нагрівання за вищих температур. Однак такі зміни можуть мати значний вплив на міцність і твердість глиноземного матеріалу, що використовується в певних сферах застосування, і потенційно створювати проблеми при неправильному застосуванні.

Покращення електричних властивостей електрокорунду шляхом створення його зі збільшеним об'ємом пор може також покращити його властивості за рахунок збільшення концентрації оксиду алюмінію в його складі. М'якіші та пластичніші матеріали з більшими порами також виграють.

Мезопористий глинозем - це ще один тип глиноземного матеріалу з дуже рівномірними каналами і великою площею поверхні, що створює мезопори з підвищеним електричним опором при кімнатних температурах (на два порядки при низьких температурах; на чотири порядки при високих температурах), що може виявитися несприятливим при застосуванні для виробництва акумуляторів.