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【中超股份】氧化铝陶瓷的性能与应用领域

【中超股份】氧化铝陶瓷的性能与应用领域

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  • 作者:ZC-New Material
  • 来源:
  • 发布时间:2021-04-22
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【概要描述】氧化铝是最灵活和廉价的材料。而氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷材料。氧化铝陶瓷具有较高的硬度,良好的机械性能、耐热性能好,电绝缘性能好,化学稳定性和耐高温腐蚀性等优点,现已广泛应用于国民经济的许多行业中。

【中超股份】氧化铝陶瓷的性能与应用领域

【概要描述】氧化铝是最灵活和廉价的材料。而氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷材料。氧化铝陶瓷具有较高的硬度,良好的机械性能、耐热性能好,电绝缘性能好,化学稳定性和耐高温腐蚀性等优点,现已广泛应用于国民经济的许多行业中。

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在熔点超过2000℃的氧化物中,氧化铝是最灵活和廉价的材料。而氧化铝陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广、用途最宽、产量最大的陶瓷材料。氧化铝陶瓷具有较高的硬度,良好的机械性能、耐热性能好,电绝缘性能好,化学稳定性和耐高温腐蚀性等优点,现已广泛应用于国民经济的许多行业中。氧化铝陶瓷是以煅烧氧化铝为主原料制作的陶瓷产品的统称,因氧化铝的含量不同分为75瓷、85瓷、90瓷、95瓷、97瓷和99瓷等不同规格产品。

 

一、氧化铝陶瓷简介

Al2O3有12种同质多晶变体,但应用较多的主要有3种,即α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3,这3种晶体的结构不同,故它们的性质具有很大的差异。

● α-Al2O3是三方晶系,其结构最紧密、化学活性低、高温稳定性好、电学性能优良并且机械性能也最佳。

 

 
● β-Al2O3是一种 Al2O3含量很高的多铝酸盐矿物,它的化学组成中含有一定量的碱土金属氧化物和碱金属氧化物,并且还可以呈现离子型导电。  
● γ-Al2O3是尖晶石型立方结构。在高温下不稳定、力学和电学性能差。但它有较高的比表面积和较强的化学活性,经过技术改进可以作为吸附材料使用。

二、氧化铝陶瓷的特点

(1)较高的硬度:经中科院上海硅酸盐研究所测定,其洛氏硬度为HRA80-90,硬度仅次于金刚石,远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性。

(2)耐磨性能极好:经中南大学粉末冶金研究所测定,其耐磨性相当于锰钢的266倍,高铬铸铁的171.5倍,其耐磨性远远大于一般金属,能承受高速流体及硬颗粒介质的冲蚀,具有卓越的耐磨损,耐冲刷性能。

(3)耐高温性能好:氧化铝陶瓷在高温下就具有稳定的机械性能,能用于1000℃以上的高温场合。

(4)寿命长:根据十几年来的客户跟踪调查,氧化铝陶瓷能满足高磨损,强腐蚀的使用工况,在同等条件的工况环境下,可至少延长设备使用寿命十倍以上。

(5)重量轻:氧化铝陶瓷的密度在3.6g/cm³左右,仅为钢铁的一半,可大大减轻设备负荷。

三、氧化铝陶瓷的应用

1、机械方面

Al2O3瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa。Al2O3陶瓷的莫氏硬度可达到9,加上具有优良的抗磨损性能等,所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等,其中以Al2O3陶瓷刀具和工业用阀方面应用最广。

2、电子/电力方面

(1)Al2O3透明陶瓷
当前透明陶瓷是材料领域研究和应用的重要前沿方向。透明陶瓷作为一种新兴材料,除了本身具有宽范围的透光性外,还具有高热导率、低电导率、高硬度、高强度、低介电常数和介电损耗、耐磨性和耐腐蚀性好等一系列优点。

(2)Al2O3陶瓷基片
Al2O3陶瓷基片具有机械强度高、绝缘性好、避光性高等优良性能,广泛用于多层布线陶瓷基片、电子封装及高密度封装基片。

3、化工方面

在化工应用方面,Al2O3陶瓷也有较广泛的用途,如Al2O3陶瓷化工填料球、无机微滤膜、耐腐蚀涂层等,其中以Al2O3陶瓷膜和涂层的研究和应用最多。

Al2O3陶瓷膜
膜分为有机高分子膜和无机膜等,陶瓷膜与有机高分子膜相比有以下特点:

陶瓷膜特点:

(1)耐高温,热稳定性好;

(2)化学稳定性好,能耐强酸强碱溶液,有机溶剂和氯化物腐蚀,并且不被微生物降解;

(3)可反复使用,易清洁,制备时孔径大小和孔径尺寸分布容易控制;

(4)高强度,在很大压力梯度操作下,不会被压缩,机械性能好。

4、建筑/卫生/陶瓷方面

在建筑卫生陶瓷方面,产品随处可见,如Al2O3陶瓷衬砖、研磨介质、辊棒、陶瓷保护管以及Al2O3质耐火材料等。其中以Al2O3球磨介质应用最广。

5、医学方面

在医学方面,Al2O3更多的是用于制造人工骨、人工关节、人工牙齿等。

优点:Al2O3陶瓷具有优良的生物相容性、生物惰性、理化稳定性及高硬度、高耐磨性,是制备人造骨和人造关节的理想材料。

缺点:脆性大、断裂韧性低、机加工技术难度高、工艺复杂等。

6、环保领域

催化剂载体,目前广泛应用于汽车尾气处理系统,是汽车尾气治理的关键核心部件;工业烟气处理。

7、新能源领域

9、其他行业

Al2O3陶瓷是目前新材料中研究最多,应用最广的材料之一,除了以上几种应用外,它还广泛用于其他一些高科技领域,如航空航天、高温工业炉、复合增强等领域。

 

①航空航天:在航空航天方面应用较多的是Al2O3基纤维,它具有高强度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等多种性能。Al2O3可以制备成高温耐热纤维,用于航天飞机上的隔热瓦和柔性隔热材料等。不仅如此,利用Al2O3纤维还可以用来增强金属基和陶瓷基复合材料,大量用于超音速喷气式飞机中的喷管及火箭发动机中的垫圈。

②高温工业炉:在高温工业炉领域中主要是用Al2O3基短纤维材料作为保温耐火材料,因为它具有密度小、隔热性好、热容量小等优点。这些优点不仅可以减轻高温炉的重量,而且使高温炉控温精确,进而更加节能。

③复合增强:Al2O3纤维增强金属基复合材料具有力学性能好、耐磨性高、膨胀系数低、硬度高等特点,这是因为Al2O3纤维与金属基体之间浸润性好、界面反应低。这些材料已经在汽车活塞、空气压缩机叶片的制造中得到了应用。Al2O3纤维还与树脂的结合性好,因它可以制备成Al2O3/树脂复合材料,它具有弹性大、硬度高等特点,可应用于钓鱼竿、高尔夫球杆、滑雪板、网球拍等体育器材制造行业。

 

 

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