Як усунути недолік оксидної кераміки

Крихкість оксидної кераміки можна усунути наступними способами:
1. Порошкове зміцнення
Знайомство з частинками другої фази: додавання до оксидної кераміки частинок другої фази високої твердості та високої міцності, таких як карбід кремнію (SiC), карбід титану (TiC), нітрид кремнію (Si₃N₄) тощо. Ці частинки можуть перешкоджати поширенню тріщин у керамічній матриці, тим самим покращуючи міцність кераміки. Наприклад, додавання відповідної кількості частинок SiC до глиноземної кераміки може підвищити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 20%.
Зміцнення наночастинок: наночастинки мають характеристики великої питомої поверхні та високої активності та можуть утворювати нанорозмірні межі розділу в керамічній матриці, тим самим покращуючи міцність кераміки. Наприклад, додавання частинок нанооксиду алюмінію до цирконієвої кераміки може підвищити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 30%.
2. Зміцнення волокна
Зміцнення безперервних волокон: додавання безперервних волокон, таких як вуглецеві волокна, скляні волокна, волокна карбіду кремнію тощо, до оксидної кераміки. Ці волокна можуть утворювати тривимірну сітчасту структуру в керамічній матриці, тим самим ефективно перешкоджаючи розширенню тріщин і покращуючи міцність кераміки. Наприклад, додавання вуглецевих волокон до глиноземної кераміки може збільшити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 50%.
Зміцнення коротких волокон: короткі волокна також можуть певною мірою покращити міцність оксидної кераміки. Короткі волокна можуть перекривати тріщини в керамічній матриці, тим самим сповільнюючи розширення тріщин. Наприклад, додавання нарізаних скляних волокон до цирконієвої кераміки може збільшити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 20%.
3. Фазове зміцнення
Зміцнення фазового перетворення діоксиду цирконію: діоксид цирконію має характеристики мартенситного фазового перетворення і за певних умов може перетворюватися з тетрагональної фази в моноклінну. Цей процес фазового перетворення поглинає енергію, тим самим перешкоджаючи розширенню тріщин і покращуючи міцність кераміки. Наприклад, додавання відповідної кількості стабілізатора до цирконієвої кераміки може підтримувати цирконій у тетрагональній фазі при кімнатній температурі. Коли на кераміку діє зовнішня сила, тетрагональний діоксид цирконію перетворюється на моноклінну фазу, тим самим покращуючи міцність кераміки на руйнування.
Зміцнення за допомогою інших матеріалів із фазовою зміною: окрім діоксиду цирконію, існують деякі інші матеріали із фазовою зміною, які також можна використовувати для підвищення міцності оксидної кераміки, наприклад титанат барію (BaTiO₃).
4. Композитне зміцнення
Зміцнення композиту з частинок і волокон: поєднання зміцнення частинок і зміцнення волокон може ще більше підвищити міцність оксидної кераміки. Наприклад, одночасне додавання частинок SiC і вуглецевих волокон до глиноземної кераміки може збільшити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 60%.
Зміцнення багатошарового композиту: готуючи оксидну кераміку з багатошаровою структурою, можна використовувати ефект розділу між різними шарами для підвищення міцності кераміки. Наприклад, виготовлення багатошарової композитної кераміки з оксиду цирконію і оксиду алюмінію може підвищити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 40%.
5. Оптимізація процесу підготовки
Контроль температури та тиску спікання: відповідне підвищення температури та тиску спікання може сприяти ущільненню кераміки, зменшенню пор і дефектів у кераміці, а отже, покращенню міцності кераміки. Наприклад, при виготовленні глиноземної кераміки методом гарячого пресування, підвищення температури та тиску спікання може підвищити міцність кераміки на руйнування більш ніж на 20%.
Використовуйте передову технологію спікання: таку як іскрове плазмове спікання (SPS), мікрохвильове спікання тощо. Ці передові технології спікання можуть досягти ущільнення кераміки за коротший час, зменшити дефекти в кераміці та, таким чином, покращити міцність кераміки. Наприклад, коли цирконієву кераміку готують за технологією SPS, міцність кераміки на руйнування можна збільшити більш ніж на 30%.
За допомогою таких методів, як зміцнення частинок, зміцнення волокна, зміцнення зі зміною фази, зміцнення композиту та оптимізований процес підготовки, можна ефективно усунути недолік оксидної кераміки, яка є крихкою, а також покращити міцність і надійність кераміки.
Якщо ви хочете знати, як вирішити проблему крихкості оксидної кераміки, будь ласка, завітайте на сайт www.ceramicstimes.com!