Einführung in Aluminiumoxid-Keramikmaterialien
Aluminiumoxid als Werkstoff für Präzisionskeramiken verfügt über mehrere hervorragende Eigenschaften, darunter hohe Härte, ausgezeichnete chemische Stabilität, Hochtemperaturstabilität, gute Isoliereigenschaften sowie Dimensionsstabilität. Dies macht es in verschiedenen Bereichen weit verbreitet einsetzbar, etwa bei verschleißfesten Teilen, chemischen Behältern, Hochtemperatur-Heizelementen, elektronischen Isolatoren sowie Komponenten, die eine präzise Maßhaltigkeit erfordern.
Merkmale
Aluminiumoxid (Al2O3) ist ein äußerst häufiges und weit verbreitetes Keramikmaterial. Es zeichnet sich durch seine hervorragende Gesamtleistung und hohe Zuverlässigkeit aus und findet in vielen anspruchsvollen Industriebereichen Anwendung.
1. Breites Anwendungsspektrum und ausgewogene mechanische Eigenschaften
Aluminiumoxidkeramiken sind aufgrund ihrer ausgewogenen mechanischen Eigenschaften – einschließlich hoher Festigkeit, hoher Härte und guter Verschleißfestigkeit – äußerst beliebt. Diese Merkmale ermöglichen es Aluminiumoxid, in zahlreichen Bereichen eine entscheidende Rolle zu spielen.
Hochtemperaturanwendungen in der Industrie: Aluminiumoxid ist in der Herstellung feuerfester Materialien für Hochtemperatur-Industrieöfen sehr verbreitet. Sein hoher Schmelzpunkt und seine Stabilität ermöglichen den Einsatz unter extremen Hochtemperaturbedingungen ohne Verformung oder Beschädigung.
Elektronische Bauteile: Aluminiumoxid findet zudem breite Anwendung in der Elektronikindustrie, insbesondere bei der Herstellung von Substraten, Isolatoren und Verpackungsmaterialien. Seine hervorragenden elektrischen Isoliereigenschaften sowie seine thermische Leitfähigkeit machen es zu einem idealen Werkstoff für elektronische Bauteile.
2. Stabilität der chemischen und physikalischen Eigenschaften
Die Stabilität der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Aluminiumoxidkeramiken macht sie zu einem unverzichtbaren Werkstoff in präzisen Industriezweigen. Zu diesen Eigenschaften zählen Hitzebeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Festigkeit und Härte sowie ausgezeichnete elektrische Isolierung und Korrosionsbeständigkeit.
Thermische Eigenschaften: Die Hitzebeständigkeit und die gute Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid machen es besonders nützlich in Anwendungen, die eine schnelle Wärmeabfuhr erfordern, etwa bei LED-Beleuchtung und Leistungselektronik.
Mechanische Eigenschaften: Hohe Festigkeit und Härte gewährleisten die Langlebigkeit von Aluminiumoxid unter mechanischer Belastung, was insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilproduktion von großer Bedeutung ist.
Weitere Eigenschaften: Die hohe elektrische Isolationsfähigkeit und die starke Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumoxid machen es für chemische Verarbeitungsumgebungen sowie für elektrische Anwendungen geeignet. Darüber hinaus ist seine hohe Biokompatibilität in medizinischen Geräten und bei Materialien für biologische Implantate äußerst gefragt.
| Hauptmerkmale | ||||||
| Typ | Einheit | Aluminiumoxid | ||||
| Material | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Farbe | \ | Weiß | Weiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß |
| Dichte | g/cm³3 | 3.7 | 3.7 | 3.85 | 3.9 | 3.9 |
| Mechanische Eigenschaften | ||||||
| Typ | Einheit | Aluminiumoxid | ||||
| Material | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Farbe | \ | Weiß | Weiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß |
| Biegefestigkeit (20 °C) | MPa | 300 | 300 | 330 | 360 | 380 |
| Druckfestigkeit (20 °C) | MPa | 2000 | 2000 | 2000 | 2350 | |
| Elastizitätsmodul (Young) (20 °C) | GPa | 270 | 275 | 370 | 370 | 380 |
| Bruchzähigkeit (20 °C) | MPa·m½ | 3.5 | 3.5 | 4 | 4 | |
| Poisson-Zahl (20 °C) | \ | 0.2 | 0.22 | 0.22 | ||
| Härte HRA (20 °C) | HRA | 90 | 90 | 90 | ||
| Vickers-Härte (HV1) | kg/mm2 | 1600 | 1600 | 1600 | 1650 | 1750 |
| Rockwell-Härte (45N) | R45N | 83.5 | 83.5 | 83.5 | ||
| Thermische Eigenschaften | ||||||
| Typ | Einheit | Aluminiumoxid | ||||
| Material | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Farbe | \ | Weiß | Weiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 10-6K-1 | 6.5 | 6.5 | 7.6 | 7.2 | 7.2 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/m·K | 20 | 25 | 27.5 | 32 | 32 |
| Thermoschockbeständigkeit | △T.°C | 200 | 200 | 200 | 250 | |
| Spezifische Wärmekapazität | J/g·K | 0.79 | 0.78 | 0.79 | ||
| Maximale Betriebstemperatur (in oxidierender Atmosphäre) | ℃ | 1600 | 1600 | 1650 | 1650 | |
| Elektrische Eigenschaften | ||||||
| Typ | Einheit | Aluminiumoxid | ||||
| Material | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Farbe | \ | Weiß | Weiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß | Elfenbeinweiß |
| Spezifischer elektrischer Widerstand bei 20 °C | Ω·cm | 1014 | 1014 | 1014 | 1014 | 1014 |
| Dielektrische Festigkeit | kV/mm | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 |
| Dielektrizitätskonstante | \ | 9 | 9 | 9.1 | 9.9 | 9.9 |
| Dielektrischer Verlustwinkel bei 20℃, 1MHz 20℃ | tanδ | 3*10-4 | 2*10-4 | 3*10-4 | 1*10-4 | 1*10-4 |