Hur man löser nackdelen med oxidkeramik

Nackdelen med att oxidkeramik är spröd kan lösas med följande metoder:
1. Partikelhärdning
Introduktion av andrafaspartiklar: Lägga till andrafaspartiklar med hög hårdhet och hög seghet såsom kiselkarbid (SiC), titankarbid (TiC), kiselnitrid (Si₃N₄), etc. till oxidkeramik. Dessa partiklar kan hindra sprickutbredning i den keramiska matrisen och därigenom förbättra keramikens seghet. Till exempel kan tillsats av en lämplig mängd SiC-partiklar till aluminiumoxidkeramer öka keramikens brottseghet med mer än 20 %.
Nanopartikelhärdning: Nanopartiklar har egenskaperna för stor specifik yta och hög aktivitet, och kan bilda gränssnitt i nanoskala i den keramiska matrisen, och därigenom förbättra keramikens seghet. Till exempel kan tillsats av nano-aluminiumoxidpartiklar till zirkoniumoxidkeramer öka keramikens brottseghet med mer än 30 %.
2. Fiberhärdning
Kontinuerlig fiberhärdning: Tillsätter kontinuerliga fibrer såsom kolfibrer, glasfibrer, kiselkarbidfibrer etc. till oxidkeramik. Dessa fibrer kan bilda en tredimensionell nätverksstruktur i den keramiska matrisen, och därigenom effektivt hindra utvidgningen av sprickor och förbättra segheten hos keramer. Till exempel kan tillsats av kolfibrer till aluminiumoxidkeramik öka brottsegheten hos keramer med mer än 50 %.
Kortfiberhärdning: Korta fibrer kan också förbättra segheten hos oxidkeramik till viss del. Korta fibrer kan överbrygga sprickor i den keramiska matrisen och därigenom bromsa sprickornas expansion. Till exempel kan tillsats av hackade glasfibrer till zirkoniumoxidkeramik öka brottsegheten hos keramer med mer än 20 %.
3. Fasomvandlingshärdning
Zirkoniumoxidfastransformationshärdning: Zirkoniumoxid har martensitiska fastransformationsegenskaper och kan under vissa förhållanden omvandlas från tetragonal fas till monoklinisk fas. Denna fasomvandlingsprocess absorberar energi och hindrar därigenom utvidgningen av sprickor och förbättrar keramikens seghet. Till exempel kan tillsats av en lämplig mängd stabiliseringsmedel till zirkoniumoxidkeramer hålla zirkoniumoxid i tetragonal fas vid rumstemperatur. När keramiken utsätts för yttre kraft kommer den tetragonala zirkoniumoxiden att omvandlas till monoklinisk fas, vilket förbättrar keramikens brottseghet.
Härdning med andra fasförändringsmaterial: Förutom zirkoniumoxid finns det några andra fasförändringsmaterial som också kan användas för att förbättra segheten hos oxidkeramer, såsom bariumtitanat (BaTiO₃).
4. Komposithärdning
Partikel-fiberkomposithärdning: Att kombinera partikelhärdning och fiberhärdning kan ytterligare förbättra segheten hos oxidkeramik. Till exempel kan tillsats av SiC-partiklar och kolfibrer till aluminiumoxidkeramer samtidigt öka brottsegheten hos keramer med mer än 60 %.
Flerskiktskomposithärdning: Genom att förbereda oxidkeramik med flerskiktsstruktur kan gränssnittseffekten mellan olika skikt användas för att förbättra keramernas seghet. Till exempel kan framställning av aluminiumoxid-zirkoniumoxid flerskiktskompositkeramik öka brottsegheten hos keramer med mer än 40 %.
5. Optimera beredningsprocessen
Kontroll av sintringstemperatur och -tryck: Lämplig ökning av sintringstemperaturen och -trycket kan främja förtätningen av keramik, minska porer och defekter i keramer och därmed förbättra keramernas seghet. Till exempel, när man framställer aluminiumoxidkeramik genom varmpressningssintring, kan en ökning av sintringstemperaturen och trycket öka brottsegheten hos keramer med mer än 20 %.
Använd avancerad sintringsteknik: såsom gnistplasmasintring (SPS), mikrovågssintring, etc. Dessa avancerade sintringstekniker kan uppnå keramisk förtätning på kortare tid, minska defekter i keramik och därmed förbättra keramernas seghet. Till exempel, när zirkoniumoxidkeramer framställs med SPS-teknik, kan brottsegheten hos keramer ökas med mer än 30 %.
Genom metoder som partikelhärdning, fiberhärdning, fasförändringshärdning, komposithärdning och optimerad beredningsprocess kan nackdelen med att oxidkeramer är spröda effektivt lösas, och keramernas seghet och tillförlitlighet kan förbättras.
Vill du veta hur du löser nackdelen med att oxidkeramik är spröd är du välkommen att följa www.ceramicstimes.com!