2025-07-31
В мире современной промышленной керамики в высокопроизводительных приложениях доминируют два материала: оксид алюминия (оксид алюминия) и цирконий (оксид циркония). Хотя оба они обладают превосходными свойствами по сравнению с металлами и пластиками, понимание их ключевых отличий имеет решающее значение для оптимального выбора.
| Свойство | Глинозем (96-99,5%) | Цирконий (YTZP) | Традиционные металлы (сталь) |
|---|---|---|---|
| Твердость по Виккерсу | 1500-1650 В.С. | 1200-1350 В.С. | 150-900 ВВ |
| Вязкость разрушения | 3-4 МПа√м | 8-10 МПа√м | 50+ МПа√м |
| Максимальная рабочая температура | 1600-1750°С | 800-1100°С | 500-700°С |
| Износостойкость | Отличный | Выдающийся | Хороший |
| Химическая стойкость | Исключительный | Отличный | От плохого до среднего |
| Теплопроводность | 20-30 Вт/мК | 2-3 Вт/мК | 15-50 Вт/мК |
Сочетание высокой твердости оксида алюминия, превосходной электроизоляции и превосходной термостойкости делает его идеальным для:
-
Компоненты электроизоляции:Высоковольтные изоляторы, подложки печатных плат, изоляторы свечей зажигания.
-
Износостойкие детали:Уплотнения насосов, втулки подшипников, нитенаправители в текстильном оборудовании
-
Высокотемпературные применения:Мебель для печи, защитные трубки для термопар
-
Химически агрессивные среды:Химическое технологическое оборудование, лабораторная посуда
Пример случая:На химическом заводе компоненты клапанов из нержавеющей стали заменены на детали, содержащие 99,5% глинозема, что продлило срок службы с 3 месяцев до более 2 лет в агрессивных кислотных средах.
Исключительная вязкость разрушения и износостойкость циркония подходят для применений, требующих:
-
Высокая механическая нагрузка:Прецизионные подшипники, режущие инструменты, шаровые краны
-
Биосовместимые приложения:Зубные имплантаты, ортопедические компоненты
-
Трибологические применения:Конусы для волочения проволоки, направляющие для волокна, износостойкие пластины
-
Эстетические компоненты:Корпуса часов, лезвия ножей (черный цирконий)
Пример случая:Производитель текстильного оборудования перешёл с петель из оксида алюминия на диоксид циркония для обработки углеродного волокна, что позволило сократить количество поломок на 40 % благодаря более высокой вязкости разрушения диоксида циркония.
-
Каковы основные стрессы?(сжатие, растяжение, удар)
-
Каков диапазон рабочих температур?
-
Какие химические вещества присутствуют?
-
Каковы требования к точности?
-
Какова целевая совокупная стоимость владения?
В то время как оксид алюминия и цирконий покрывают 70% промышленного применения керамики, другие материалы, такие как карбид кремния, нитрид кремния и нитрид алюминия, могут быть оптимальными для особых условий. Наиболее успешные реализации предполагают раннее сотрудничество между инженерами-конструкторами и специалистами по керамике, которые понимают как материаловедение, так и производственные ограничения.
