Как да разрешим недостатъка на оксидната керамика

Недостатъкът на крехкостта на оксидната керамика може да бъде решен чрез следните методи:
1. Закаляване на частиците
Представяне на частици от втора фаза: Добавяне на частици от втора фаза с висока твърдост и висока якост, като силициев карбид (SiC), титанов карбид (TiC), силициев нитрид (Si₃N₄) и др. към оксидната керамика. Тези частици могат да възпрепятстват разпространението на пукнатини в керамичната матрица, като по този начин подобряват здравината на керамиката. Например, добавянето на подходящо количество SiC частици към алуминиевата керамика може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 20%.
Заздравяване на наночастиците: Наночастиците имат характеристиките на голяма специфична повърхност и висока активност и могат да образуват наномащабни интерфейси в керамичната матрица, като по този начин подобряват издръжливостта на керамиката. Например, добавянето на частици от наноалуминиев оксид към циркониевата керамика може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 30%.
2. Заздравяване на влакната
Заздравяване на непрекъснати влакна: Добавяне на непрекъснати влакна като въглеродни влакна, стъклени влакна, влакна от силициев карбид и др. към оксидна керамика. Тези влакна могат да образуват триизмерна мрежеста структура в керамичната матрица, като по този начин ефективно възпрепятстват разширяването на пукнатините и подобряват издръжливостта на керамиката. Например, добавянето на въглеродни влакна към алуминиевата керамика може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 50%.
Заздравяване на късите влакна: Късите влакна също могат да подобрят до известна степен якостта на оксидната керамика. Късите влакна могат да преодоляват пукнатини в керамичната матрица, като по този начин забавят разширяването на пукнатините. Например, добавянето на нарязани стъклени влакна към циркониевата керамика може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 20%.
3. Фазова трансформация закаляване
Закаляване на фазовата трансформация на циркония: Цирконият има характеристики на мартензитна фаза на трансформация и може да се трансформира от тетрагонална фаза в моноклинна фаза при определени условия. Този процес на фазова трансформация абсорбира енергия, като по този начин възпрепятства разширяването на пукнатините и подобрява издръжливостта на керамиката. Например, добавянето на подходящо количество стабилизатор към циркониевата керамика може да запази циркония в тетрагонална фаза при стайна температура. Когато керамиката е подложена на външна сила, тетрагоналният цирконий ще се трансформира в моноклинна фаза, като по този начин подобрява устойчивостта на счупване на керамиката.
Закаляване с други материали с промяна на фазата: В допълнение към циркония, има някои други материали с промяна на фазата, които също могат да се използват за подобряване на якостта на оксидна керамика, като бариев титанат (BaTiO₃).
4. Композитно закаляване
Заздравяване на композита от частици и влакна: Комбинирането на закаляване с частици и закаляване на влакна може допълнително да подобри якостта на оксидната керамика. Например, добавянето на SiC частици и въглеродни влакна към алуминиева керамика по едно и също време може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 60%.
Многослойно композитно закаляване: Чрез приготвяне на оксидна керамика с многослойна структура, интерфейсният ефект между различните слоеве може да се използва за подобряване на издръжливостта на керамиката. Например, приготвянето на многослойна композитна керамика от алуминий-цирконий може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 40%.
5. Оптимизиране на подготвителния процес
Контролиране на температурата и налягането на синтероване: Подходящото повишаване на температурата и налягането на синтероване може да насърчи уплътняването на керамиката, да намали порите и дефектите в керамиката и по този начин да подобри здравината на керамиката. Например, когато се приготвя алуминиева керамика чрез горещо пресоване на синтероване, повишаването на температурата и налягането на синтероване може да увеличи якостта на счупване на керамиката с повече от 20%.
Използвайте усъвършенствана технология за синтероване: като искрово плазмено синтероване (SPS), микровълново синтероване и др. Тези усъвършенствани технологии за синтероване могат да постигнат уплътняване на керамиката за по-кратко време, да намалят дефектите в керамиката и по този начин да подобрят здравината на керамиката. Например, когато циркониевата керамика се приготвя чрез SPS технология, якостта на счупване на керамиката може да се увеличи с повече от 30%.
Чрез методи като закаляване на частици, закаляване на влакна, закаляване с промяна на фазата, закаляване на композита и оптимизиран процес на подготовка, недостатъкът на крехкостта на оксидната керамика може да бъде ефективно решен и здравината и надеждността на керамиката могат да бъдат подобрени.
Ако искате да знаете как да разрешите недостатъка на чупливостта на оксидната керамика, можете да следвате www.ceramicstimes.com!