Wstęp do materiałów ceramicznych z tlenku glinu
Tlenek glinu, jako materiał stosowany w precyzyjnej ceramice, charakteryzuje się wieloma doskonałymi właściwościami, takimi jak wysoka twardość, doskonała stabilność chemiczna, stabilność przy wysokich temperaturach, dobre właściwości izolacyjne oraz stabilność wymiarowa. Dzięki tym cechom znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, np. w częściach odpornych na zużycie, naczyniach chemicznych, elementach grzewczych pracujących w wysokich temperaturach, izolatorach elektronicznych oraz w komponentach wymagających bardzo dokładnej kontroli wymiarów.
Funkcje
Tlenek glinu (Al2O3) jest bardzo powszechnym i szeroko stosowanym materiałem ceramicznym. Słynie z doskonałych wskaźników ogólnych i wysokiej niezawodności, co sprawia, że wykorzystywany jest w wielu wymagających dziedzinach przemysłu.
1. Szeroki zakres zastosowań i zrównoważone właściwości mechaniczne
Ceramika z tlenku glinu cieszy się dużą popularnością dzięki zrównoważonym właściwościom mechanicznym, w tym wysokiej wytrzymałości, dużej twardości oraz dobrym parametrom odporności na zużycie. Te cechy pozwalają tlenkowi glinu odgrywać kluczową rolę w wielu dziedzinach.
Zastosowania przemysłowe w wysokich temperaturach: Tlenek glinu jest bardzo często wykorzystywany do produkcji materiałów ogniotrwałych stosowanych w wysokotemperaturowych piecach przemysłowych. Jego wysoka temperatura topnienia oraz stabilność umożliwiają pracę w ekstremalnie wysokich temperaturach bez deformacji i uszkodzeń.
Komponenty elektroniczne: Tlenek glinu jest również szeroko stosowany w przemyśle elektronicznym, zwłaszcza przy produkcji podłoży, izolatorów oraz materiałów opakowaniowych. Doskonałe właściwości izolacji elektrycznej i przewodności cieplnej czynią go idealnym materiałem dla komponentów elektronicznych.
2. Stabilność właściwości chemicznych i fizycznych
Stabilność właściwości chemicznych i fizycznych ceramiki z tlenku glinu czyni ją niezastąpionym materiałem w branżach wymagających precyzji. Wśród tych właściwości znajdują się odporność na wysokie temperatury, wysoka przewodność cieplna, wysoka wytrzymałość i twardość, a także doskonałe właściwości izolacji elektrycznej i odporność na korozję.
Właściwości termiczne: Odporność na wysokie temperatury oraz dobra przewodność cieplna tlenku glinu sprawiają, że jest on niezwykle przydatny w zastosowaniach wymagających szybkiego odprowadzania ciepła, takich jak oświetlenie LED czy urządzenia elektroniczne zasilane energią.
Właściwości mechaniczne: Wysoka wytrzymałość i twardość zapewniają trwałość tlenku glinu pod wpływem naprężeń mechanicznych, co jest szczególnie istotne w produkcji lotniczej i motoryzacyjnej.
Inne właściwości: Wysoka izolacja elektryczna oraz silna odporność na korozję czynią tlenek glinu odpowiednim do zastosowań w środowiskach przetwarzania chemicznego i w aplikacjach elektrycznych. Ponadto jego wysoka biokompatybilność sprawia, że jest bardzo pożądany w urządzeniach medycznych i materiałach do bioimplantów.
| Główne cechy | ||||||
| Typ | Jednostka | Alumina | ||||
| Tworzywo | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Kolor | \ | Biały | Biały | Kremowo-biała | Kremowo-biała | Kremowo-biała |
| Gęstość | g/cm³3 | 3.7 | 3.7 | 3.85 | 3.9 | 3.9 |
| Właściwości mechaniczne | ||||||
| Typ | Jednostka | Alumina | ||||
| Tworzywo | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Kolor | \ | Biały | Biały | Kremowo-biała | Kremowo-biała | Kremowo-biała |
| Wytrzymałość na zginanie(20℃) | MPa | 300 | 300 | 330 | 360 | 380 |
| Wytrzymałość na ściskanie(20℃) | MPa | 2000 | 2000 | 2000 | 2350 | |
| Moduł Younga (20℃) | GPa | 270 | 275 | 370 | 370 | 380 |
| Wytrzymałość na zginanie (20℃) | MPa·m½ | 3.5 | 3.5 | 4 | 4 | |
| Współczynnik Poissona (20℃) | \ | 0.2 | 0.22 | 0.22 | ||
| Twardość HRA (20℃) | HRA | 90 | 90 | 90 | ||
| Twardość Vickers (HV1) | kg/mm2 | 1600 | 1600 | 1600 | 1650 | 1750 |
| Twardość Rockwella (45N) | R45N | 83.5 | 83.5 | 83.5 | ||
| Właściwości termiczne | ||||||
| Typ | Jednostka | Alumina | ||||
| Tworzywo | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Kolor | \ | Biały | Biały | Kremowo-biała | Kremowo-biała | Kremowo-biała |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 10-6K-1 | 6.5 | 6.5 | 7.6 | 7.2 | 7.2 |
| Przewodność cieplna | W/m·K | 20 | 25 | 27.5 | 32 | 32 |
| Odporność na szok termiczny | △T.℃ | 200 | 200 | 200 | 250 | |
| Ciepło właściwe | J/g·K | 0.79 | 0.78 | 0.79 | ||
| Maksymalna temperatura pracy (w środowisku utleniającym) | ℃ | 1600 | 1600 | 1650 | 1650 | |
| Właściwości elektryczne | ||||||
| Typ | Jednostka | Alumina | ||||
| Tworzywo | \ | 95% | 96% | 99% | 99.50% | 99.70% |
| Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | Al2O3 | ||
| Kolor | \ | Biały | Biały | Kremowo-biała | Kremowo-biała | Kremowo-biała |
| Odporność elektryczna przy 20℃ | Ω·cm | 1014 | 1014 | 1014 | 1014 | 1014 |
| Wytrzymałość dielektryczna | KV/mm | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 |
| Stała dielektryczna | \ | 9 | 9 | 9.1 | 9.9 | 9.9 |
| Kąt strat dielektrycznych przy 20℃, 1 MHz | tanδ | 3*10-4 | 2*10-4 | 3*10-4 | 1*10-4 | 1*10-4 |