工程陶瓷微结构与加工

常见的工程陶瓷材料可分为氧化铝、碳化硅、氮化硅、Sialon和欧洲杯足球竞彩氧化锆。这些材料被归欧洲杯足球竞彩类为“工程”或有时“高级陶瓷”,因为它们具有机械和物理性能,导致它们在许多“工程”环境中的应用。

工程陶瓷可以应用于以前被认为不适合“陶瓷解决方案”的应用,因为其固有的脆性、低强度或其他性能,如“传统陶瓷”表现出的低抗热震性能。

举个简单的例子,传统的陶瓷材料,如瓷器,显示的弯曲强度在150 MPa区域,而高质量的氮化硅或氧化锆显示的弯曲强度值要高出5-10倍。

微观结构

这种性能改善背后的关键材料因素之一是材料微观结构的质量。欧洲杯足球竞彩

微观结构是什么意思?

如果我们采用我们上面提到的一种工程陶瓷材料,在其完全焙烧或烧结的条件下,即最强和最硬欧洲杯足球竞彩的材料形式,并使用金刚石砂轮和金刚石研磨技术来加工它,以产生高度抛光的平面,然后可以用显微镜检查表面,以揭示“微观结构”。或者,换句话说,在放大后的材料结构,使我们能够看到1微米大小的特征。

除了机械加工外,在微观观察结构之前,有必要对其表面进行“蚀刻”以揭示其底层特征,这也是一个先决条件。这可以通过热处理来揭示关键的表面结构,或通过酸的化学蚀刻来揭示晶界特征,优先去除晶界玻璃相。

工程陶瓷的关键微观结构特征

显微组织的关键元素是单个晶粒、晶界、气孔或缺陷,如图1所示。在下面。

典型致密陶瓷的微观结构

图1所示。典型致密陶瓷的微观结构

在烧结过程中,陶瓷粉末压实后的晶粒试图通过结合减少其表面积而形成晶粒。

晶界在晶粒的交叉处形成,通常含有形成“玻璃”相的杂质。玻璃相在晶粒合并时帮助滑动过程。

气孔的形成是由于粉末坯体无法烧结到满密度,即理论密度,可以由单个晶粒获得,消除了压制粉末坯体中存在的所有孔隙。

带铸氮化硅的SEM显微照片

图2。从带铸氮化硅的SEM显微照片可以看到β氮化硅[1]的细长晶粒。

陶瓷的微观结构如何影响其性能?

工程陶瓷领域的一个主要学术研究领域涉及所谓的“结构-性能”关系。证实了工程陶瓷的微观结构与测量到的强度、韧性或硬度等性能之间的重要关系。

这是值得研究的每一个性质,使我们能够随后分析微观结构的影响。

强度

工程陶瓷的强度通常是通过将材料条加工成3x4x45毫米的实心条来测量的,实心条要经过三点弯曲强度测试。

韧性

简单地说,工程陶瓷的韧性是指材料承受裂纹在整个材料体内的传播或运动的能力。通常用常规硬度测试中使用的金刚石压头来测量。

硬度

硬度可能是所有性能测量中最简单的,因为它通常是通过压头进入材料表面的深度来测量的,在维氏硬度测试中是锥形压头,在洛氏硬度测试中是锥形压头。

性能与性能之间的关系

当测量工程陶瓷的强度时,主要的情况是,所测量的破坏应力是由结构的基本承载能力和最大应力点的临界表面缺陷决定的。

结构的基本承载能力是由事先处理和陶瓷结构烧结到全密度的能力决定的。导致失效的表面缺陷是由加工操作的质量决定的。

经过强度测试的氧化铝陶瓷的典型断口如图3所示。很容易看出,断裂是沿着最薄弱的点即晶界进行的。

整体氧化铝的断口

图3。整体氧化铝[2]的断口。

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加工和显微组织的影响

在工程陶瓷的机械加工或磨削过程中,下图(图4)说明了过度或不适当的磨削过程可能产生的有害影响。

加工缺陷的图形例子

图4。加工缺陷[3]的图形示例。

磨削应力同时产生表面和亚表面缺陷,这两种缺陷都可能在失效时产生临界缺陷。

同样,这些缺陷也会降低韧性和硬度的测量值。

总结

因此,很明显,在选择用于任何工程部件的工程陶瓷时,在选择材料的基础上选择其机械和物理性能是很重要的,但也很重要的是要确保该部件是由专家加工的,这些专家认识到工程陶瓷的微观结构性能关系和不适当的加工技术的潜在灾难性影响。

所有这些过程都需要高度熟练的操作人员和高精度的设备,以达到最高水平的精度、表面光洁度和低水平的表面和亚表面损伤。2020欧洲杯下注官网欲知更多详情和建议,请联系Insaco

参考文献

  1. 高温应用的胶带铸造氮化硅,曾玉平,杨建峰,近藤直树,平井清,大ji Tatsuki, Hideki Kita and Shuzo Kanzaki, AZoJoMo - - AZo Materials Online, 2005年10月,DOI:欧洲杯足球竞彩10.2240 / azojomo0113
  2. 热压铝-碳化硅纳米复合材料的摩擦学性能,承浩金,尹浩金,Tohru Sekino, Koichi Niihara and Soo W. Lee, AZoJoMo - AZo Materials Online, 2005年9月,DOI:欧洲杯足球竞彩10.2240 / azojomo0144
  3. 调节力进给磨削系统减少陶瓷加工缺陷,Hyunjin Kim, Koji Matsumaru, Atsushi Takata, Kozo Ishizaki, AZo Journal of Materials Online 2005 . DOI:欧洲杯足球竞彩10.2240 / azojomo0126

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