Cấu trúc vi mô quyết định hiệu suất vĩ mô: Khoa học vật liệu của gốm kỹ thuật

Những đặc tính đặc biệt của gốm sứ công nghiệp không phải ngẫu nhiên mà có; chúng được thiết kế ở cấp độ vi mô. Hiểu được mối liên hệ giữa cấu trúc vi mô và hiệu suất là chìa khóa để lựa chọn vật liệu phù hợp.

• Hạt mịn hơn (<1µm):Tăng độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn (theo mối quan hệ Hall-Petch). Lý tưởng cho các dụng cụ cắt và tấm mài mòn.
• Hạt thô hơn (1-10µm):Có thể cải thiện độ dẻo dai gãy xương và khả năng chống sốc nhiệt. Được sử dụng trong một số ứng dụng vật liệu chịu lửa và kết cấu.
• Điều khiển:Thời gian và nhiệt độ thiêu kết được kiểm soát chính xác để đạt được kích thước hạt mục tiêu.

• Độ xốp thấp (<1%):Tối đa hóa độ bền cơ học, độ cứng và độ dẫn nhiệt. Cần thiết cho các thành phần kết cấu và mài mòn.
• Độ xốp được thiết kế (5-40%):Tạo ra các bộ phận nhẹ, cách nhiệt hoặc bộ lọc. Sức mạnh được hy sinh cho chức năng.

Độ bền đứt gãy cao của Zirconia—không bình thường đối với gốm—xuất phát từ một thủ thuật cấu trúc vi mô thông minh:

1. Nó được ổn định trong mộtpha tứ giác siêu bềnở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng các chất phụ gia như Yttria.
2. Khi vết nứt lan rộng tạo ra ứng suất, các thớ ở đầu vết nứt biến thành dạnggiai đoạn đơn tà.
3. Sự chuyển đổi này đi kèm với mộtMở rộng âm lượng 3-5%, nén vết nứt và cản trở sự lan truyền của nó.

• Để có độ cứng/mài mòn tối đa:Chọnalumina hạt mịn, độ tinh khiết cao.
• Để có độ dẻo dai và sức mạnh cao:Chọnzirconia ổn định yttria (YSZ).
• Đối với khả năng chống sốc nhiệt:Chọncacbua silic hạt thôvới độ dẫn nhiệt cao.

Phần kết luận:Việc xác định vật liệu gốm thực sự là xác định một cấu trúc vi mô mong muốn. Làm việc với một nhà sản xuất có thể sản xuất cấu trúc vi mô đó một cách đáng tin cậy là điều quan trọng đối với hiệu suất và tính nhất quán của bộ phận.