Hoe het nadeel van oxidekeramiek op te lossen

Het nadeel van de brosheid van oxidekeramiek kan op de volgende manieren worden opgelost:
1. Harden van deeltjes
Introductie van tweedefasedeeltjes: toevoeging van tweedefasedeeltjes met hoge hardheid en hoge taaiheid, zoals siliciumcarbide (SiC), titaniumcarbide (TiC), siliciumnitride (Si₃N₄), enz. aan oxidekeramiek. Deze deeltjes kunnen de voortplanting van scheuren in de keramische matrix belemmeren, waardoor de taaiheid van het keramiek wordt verbeterd. Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid SiC-deeltjes aan aluminiumoxide-keramiek kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van het keramiek met meer dan 20% verhogen.
Harden van nanodeeltjes: Nanodeeltjes hebben de kenmerken van een groot specifiek oppervlak en een hoge activiteit, en kunnen interfaces op nanoschaal vormen in de keramische matrix, waardoor de taaiheid van het keramiek wordt verbeterd. Het toevoegen van nano-aluminiumoxidedeeltjes aan zirkoniumoxide-keramiek kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van het keramiek met meer dan 30% verhogen.
2. Vezelharding
Continue vezelverharding: het toevoegen van continue vezels zoals koolstofvezels, glasvezels, siliciumcarbidevezels, enz. aan oxidekeramiek. Deze vezels kunnen een driedimensionale netwerkstructuur in de keramische matrix vormen, waardoor de uitzetting van scheuren effectief wordt belemmerd en de taaiheid van keramiek wordt verbeterd. Het toevoegen van koolstofvezels aan aluminiumoxide-keramiek kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 50% verhogen.
Harden van korte vezels: Korte vezels kunnen ook de taaiheid van oxidekeramiek tot op zekere hoogte verbeteren. Korte vezels kunnen scheuren in de keramische matrix overbruggen, waardoor de uitzetting van scheuren wordt vertraagd. Het toevoegen van gehakte glasvezels aan zirkoniumoxide-keramiek kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 20% verhogen.
3. Fasetransformatie-harding
Zirkoniumoxide fasetransformatieharding: Zirkoniumoxide heeft martensitische fasetransformatie-eigenschappen en kan onder bepaalde omstandigheden transformeren van tetragonale fase naar monokliene fase. Dit fasetransformatieproces absorbeert energie, waardoor de uitzetting van scheuren wordt belemmerd en de taaiheid van keramiek wordt verbeterd. Door bijvoorbeeld een geschikte hoeveelheid stabilisator aan zirkoniumoxide-keramiek toe te voegen, kan zirkoniumoxide bij kamertemperatuur in de tetragonale fase blijven. Wanneer het keramiek wordt onderworpen aan externe krachten, zal het tetragonale zirkoniumoxide transformeren in een monokliene fase, waardoor de breuktaaiheid van het keramiek wordt verbeterd.
Harden met andere faseovergangsmaterialen: Naast zirkoniumoxide zijn er nog enkele andere faseovergangsmaterialen die ook kunnen worden gebruikt om de taaiheid van oxidekeramiek te verbeteren, zoals bariumtitanaat (BaTiO₃).
4. Composietharding
Harden van deeltjes-vezelcomposiet: Het combineren van deeltjesharden en vezelharden kan de taaiheid van oxidekeramiek verder verbeteren. Het gelijktijdig toevoegen van SiC-deeltjes en koolstofvezels aan aluminiumoxide-keramiek kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 60% verhogen.
Meerlaagse composietharding: Door oxidekeramiek met een meerlaagse structuur te bereiden, kan het grensvlakeffect tussen verschillende lagen worden gebruikt om de taaiheid van keramiek te verbeteren. Het bereiden van meerlaags composietkeramiek van aluminiumoxide en zirkoniumoxide kan bijvoorbeeld de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 40% verhogen.
5. Optimaliseren van het bereidingsproces
Beheersing van de sintertemperatuur en -druk: Het op de juiste manier verhogen van de sintertemperatuur en -druk kan de verdichting van keramiek bevorderen, poriën en defecten in keramiek verminderen en zo de taaiheid van keramiek verbeteren. Bij het bereiden van aluminiumoxide-keramiek door middel van heet persen, bijvoorbeeld, kan het verhogen van de sintertemperatuur en -druk de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 20% verhogen.
Gebruik geavanceerde sintertechnologie: zoals vonkplasmasinteren (SPS), microgolfsinteren, enz. Deze geavanceerde sintertechnologieën kunnen in kortere tijd keramische verdichting bereiken, defecten in keramiek verminderen en zo de taaiheid van keramiek verbeteren. Wanneer bijvoorbeeld zirkoniumoxide-keramiek wordt vervaardigd met behulp van SPS-technologie, kan de breuktaaiheid van keramiek met meer dan 30% worden verhoogd.
Door methoden zoals het harden van deeltjes, het harden van vezels, het harden door faseverandering, het harden van composieten en een geoptimaliseerd bereidingsproces kan het nadeel van de brosheid van oxidekeramiek effectief worden opgelost en kan de taaiheid en betrouwbaarheid van keramiek worden verbeterd.
Als je wilt weten hoe je het nadeel van de broosheid van oxidekeramiek kunt oplossen, volg dan www.ceramicstimes.com!