1.Introduzione di allumina ceramica
La ceramica di allumina è un materiale ceramico avanzato con allumina (Al2O3) come composizione chimica principale, ampiamente utilizzata nei campi tradizionali e nei nuovi campi dei materiali.
Le ceramiche di allumina si riferiscono generalmente a ceramiche di allumina con un contenuto di allumina superiore al 70%.
Non è solo un materiale refrattario tradizionale e un materiale resistente all’usura, ma anche un materiale ceramico elettronico ampiamente utilizzato.
1.1 Vantaggi della ceramica di allumina
1.1.1 Elevata resistenza meccanica;
1.1.2 Alta resistività, buone prestazioni di isolamento elettrico;
1.1.3 Elevata durezza;
1.1.4 Bassa densità;
1.1.5 Alto punto di fusione, anticorrosivo, alto punto di fusione;
1.1.6 Eccellente stabilità chimica.
1.2 Svantaggi della ceramica di allumina
1.2.1 Le ceramiche di allumina sono materiali di bassa tenacità, scarsa resistenza agli shock termici e non possono sopportare rapidi cambiamenti di temperatura;
1.2.2 Bassa resistenza agli urti, è facile da rompere e non può resistere all’impatto ad alta pressione;
1.2.3 La ceramica di allumina è un materiale altamente fragile, è difficile da lavorare e il tasso di resa è basso.
2. Applicazione di allumina ceramica
2.1 Ceramica resistente all’usura
Le ceramiche resistenti all’usura di allumina hanno le caratteristiche di elevata durezza, resistenza all’usura, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e prezzo basso. Sono adatti per applicazioni industriali. Sono stati ampiamente utilizzati nei rivestimenti degli scivoli, nei sistemi di macinazione del cemento, nei sistemi di macinazione delle materie prime, nel sistema di trattamento della frantumazione del minerale, nella girante del ventilatore di trasporto della polvere di materiale duro, nei rivestimenti antiusura del sistema di polverizzazione della centrale elettrica a carbone e nel sistema di selezione delle polveri del cementificio, ecc .
Data tecnica principale delle ceramiche resistenti all’usura:
Contenuto ceramico di allumina: ≥92%
Densità: ≥3,6 g / cm3
Durezza Rockwell: ≥80 HRA
Resistenza alla compressione: ≥850 Mpa
Tenacità alla frattura KΙC: ≥4,8MPa · m1 / 2
Resistenza alla flessione: ≥290MPa
Conducibilità termica: 20W / m.K
Coefficiente di espansione termica: 7,2 × 10-6m / m.K
2.2 Sfere di macinazione in allumina
Le sfere di macinazione di allumina sono costituite da polvere di allumina come materia prima tramite dosaggio, macinazione, polverizzazione (polpa, produzione di fango), stampaggio, essiccazione, cottura e altri processi. Il contenuto di allumina delle sfere di macinazione ad alto contenuto di alluminio è superiore al 92% e l’aspetto è bianco sferico con un diametro di 1-100 mm.
Caratteristiche delle sfere di allumina:
La sfera di allumina ha bassa abrasione, elevata durezza, resistenza alla corrosione, resistenza agli urti, prestazioni stabili in condizioni di alta temperatura, economica e pratica.
Applicazione di sfere di allumina:
È adatto per mezzi di macinazione di mulini a palle, mescolatori e altre apparecchiature e può essere utilizzato in minerali metallici non ferrosi, materiali in polvere di ceramica industriale, materiali in polvere non metallici, biossido di titanio, fabbricazione di carta, rivestimenti, altri materiali in polvere e altri campi.
2.3 Parti e componenti in ceramica di allumina
Come una sorta di materiali inorganici non metallici, i materiali ceramici di allumina hanno proprietà che molti materiali metallici non hanno, come ad esempio: alta resistenza, elevata durezza, alto modulo elastico, resistenza alle alte temperature, resistenza all’usura, resistenza alla corrosione, resistenza all’ossidazione, termica resistenza agli urti.
L’attuale processo di produzione della ceramica di allumina è maturo e le parti in ceramica di allumina di varie forme non standard possono essere realizzate in base ad applicazioni speciali, sostituendo il metallo come parti chiave.
Sulla base della resistenza alle alte temperature delle ceramiche di allumina, ceramiche speciali possono essere trasformate in gusci isolanti dello space shuttle, testate missilistiche intercontinentali, parti di ugelli di razzi, ecc.
Le ceramiche di allumina hanno una vasta gamma di applicazioni nei prodotti civili, come camere di combustione del motore, corone di pistoni, rotori, giranti resistenti alla corrosione, tubi resistenti all’usura, cuscinetti, boccole, valvole a sfera, guarnizioni, viti, distanziali, anelli ceramici, tubi , … che possono sostituire i prodotti in metallo in molte applicazioni.
Le parti in ceramica di allumina hanno molte caratteristiche come altissima temperatura, elevata durezza, alto punto di fusione, elevata resistenza all’usura, resistenza alla corrosione da acidi e alcali, non conduttività, conduttività non magnetica, basso coefficiente di espansione, proprietà fotoelettriche speciali, ecc. e può essere utilizzato nel settore aerospaziale, delle comunicazioni, del petrolio, dell’elettricità, delle automobili, dell’elettronica, dell’energia solare fotovoltaica, delle batterie di nuova energia, dei prodotti chimici, delle apparecchiature mediche, dei macchinari di precisione, delle apparecchiature per test biologici, dell’automazione intelligente e in molti altri campi e industrie.
2.4 Circuito stampato
Il materiale del substrato ceramico di allumina è il materiale del substrato più economico ed efficace nelle applicazioni di microelettronica. Il substrato di allumina al 99,6% ha un’eccellente conduttività termica, resistenza meccanica, prestazioni di isolamento elettrico, durata chimica e stabilità dimensionale, diventando così la prima scelta per i circuiti ibridi. È ampiamente utilizzato in circuiti a film spesso, circuiti a film sottile, circuiti ibridi, componenti multi-chip e moduli IGBT ad alta potenza.
Substrato ceramico di allumina (Al2O3)
Il substrato ceramico è un materiale simile a un foglio basato su ceramica elettronica che forma una base di supporto per componenti di circuiti a membrana e componenti di giunzione esterna.
Il substrato ceramico presenta i principali vantaggi di resistenza alle alte temperature, alto isolamento elettrico, bassa costante dielettrica e perdita dielettrica, grande conduttività termica, buona stabilità chimica e coefficiente di dilatazione termica simile a quello del componente.
Tuttavia, il substrato ceramico è fragile e la dimensione del substrato ceramico è piccola e il costo è relativamente alto.
I materiali di substrato ceramici comunemente usati sono Al2O3, AlN, SiC, BeO, BN, zirconia e vetroceramica. Sebbene la conduttività termica del substrato ceramico di allumina non sia elevata (20W / m.K), a causa del suo processo di produzione relativamente semplice, del basso costo e del prezzo basso, è diventato il substrato ceramico più utilizzato.
Il substrato ceramico di allumina presenta i vantaggi di una buona conduttività termica, isolamento stabile, resistenza agli shock termici, resistenza all’usura, resistenza agli acidi e agli alcali, ecc., E può essere utilizzato in circuiti integrati ibridi a film spesso HTC, basi di dissipazione del calore in ceramica LED, moduli di alimentazione, dispositivi semiconduttori e altri campi.
2.5 Sfere ceramiche inerti (supporto catalizzatore ceramico)
La sfera in ceramica di allumina inerte non è suscettibile alle reazioni chimiche e la sua consistenza intrinsecamente densa, l’assorbimento d’acqua molto basso, non agisce come agente essiccante.
Le sfere in ceramica di allumina inerte sono ampiamente utilizzate nelle industrie petrolifere, chimiche, dei fertilizzanti, del gas naturale e della protezione ambientale come materiale di supporto di copertura e imballaggio della torre per i catalizzatori nel reattore.
La maggior parte di essi sono materiali di riempimento del fondo come impianti per fibre chimiche, impianti di alchilbenzene, impianti di aromatici e altre apparecchiature di raffinazione per idro-cracking, apparecchiature di reforming catalitico, apparecchiature di isomerizzazione e apparecchiature di demetilazione.
La sfera in ceramica di allumina inerte è resistente alle alte temperature e pressioni, basso assorbimento d’acqua, funzione chimica stabile, acidi, alcali e altri solventi e può compensare le variazioni di temperatura durante la produzione e ha una buona stabilità termica.
L’applicazione principale delle sfere ceramiche inerti è quella di aumentare le macchie di distribuzione di gas o liquido in un reattore e di supportare e proteggere il catalizzatore attivante a bassa resistenza.
2.6 Ceramica espansa
La schiuma ceramica di allumina è il primo tipo di schiuma ceramica utilizzata. Il materiale ceramico espanso è un tipo di materiale poroso con caratteristiche ad alta temperatura. Ha resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, bassa densità, alta porosità e alta resistenza specifica. È ampiamente utilizzato in biochimica, materiali medici, elettricità ed elettronica, filtrazione di metalli fusi, materiali di isolamento termico e acustico, trattamento dei gas di scarico delle automobili e altri campi.
La ceramica Al2O3 è attualmente uno dei nuovi materiali più studiati e ampiamente utilizzati. Oltre alle applicazioni di cui sopra, è anche ampiamente utilizzato in altri settori high-tech, come l’industria aerospaziale, militare, ecc.
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