Materiály z metalizovaného oxidu hlinitého: Kľúčový materiálový základ moderných špičkových technológií

Dnes sa energia, informácie a materiály stali charakteristickými znakmi modernej ľudskej civilizácie, pričom materiály sú rozhodujúcim materiálnym základom pre prežitie a rozvoj ľudstva. Po kovoch, keramike a polyméroch vstupujú cermetové materiály Metalized Alumina Components do rôznych priemyselných odvetví vďaka ich vynikajúcemu výkonu, rozmanitým druhom a širokému spektru aplikácií. Cermetové materiály majú vynikajúce vlastnosti, ako je vysoká špecifická pevnosť, vysoký špecifický modul, odolnosť proti opotrebovaniu a vysoká -teplotná odolnosť. V mnohých kontextoch sa stali synonymom pre nové materiály, ktoré tvoria materiálový základ pre moderné špičkové technológie, vznikajúce priemyselné odvetvia a technologickú transformáciu tradičných odvetví. Sú tiež nevyhnutnou súčasťou modernej národnej obrany, priťahujú značnú pozornosť na celom svete a sú uznávané ako kľúčová oblasť rozvoja špičkových-technológií.

Keramické kovy sú konštrukčné materiály zložené z tvrdej keramickej fázy a kovovej alebo zliatinovej spojivovej fázy. Anglické slovo "Cermets" spája "keramika" a "kov". Metalizované keramické komponenty si zachovávajú vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, odolnosť voči opotrebovaniu, odolnosť voči vysokým teplotám, odolnosť voči oxidácii a chemickú stabilitu keramiky, pričom majú tiež dobrú kovovú húževnatosť a plasticitu. Keďže neexistuje jasná hranica medzi dvoma akademickými pojmami „cermety“ a „tvrdé zliatiny“, je ťažké definovať hranicu pre konkrétne materiály. Na základe zloženia materiálu sú „tvrdé zliatiny“ tiež klasifikované ako „cermety“.

Medzi hlavné vlastnosti kovovej keramiky patria:

(1) Dobrá zmáčavosť kovu na keramickú fázu. Zmáčavosť medzi kovovými a keramickými časticami je jednou z hlavných podmienok hodnotenia mikroštruktúry a výkonu cermetov. Čím silnejšia je zmáčavosť, tým väčšia je možnosť, že kov vytvorí súvislú fázu, a tým lepšia je výkonnosť stykača spájkovaného kovu na keramiku.

(2) Žiadna prudká chemická reakcia medzi kovovou fázou a keramickou fázou. Ak je medzifázová reakcia počas keramickej metalizácie prudká, pričom vznikajú zlúčeniny, kovová fáza sa nemôže použiť na zlepšenie odolnosti keramiky voči mechanickému a tepelnému šoku.

(3) Rozdiel v koeficientoch rozťažnosti medzi kovovou a keramickou fázou nie je príliš veľký. Keď sú koeficienty tepelnej rozťažnosti kovovej fázy a keramickej fázy v metalizovanej keramike výrazne odlišné, spôsobí to väčšie vnútorné napätie a zníži tepelnú stabilitu cermetu.

Medzi hlavné spôsoby prípravy cermetových materiálov patrí lisovanie za tepla, spekanie prášku a impregnácia. Špecifické procesy sú nasledovné:

Lisovanie za tepla:Kovové alebo zliatinové/keramické suroviny sú jemne rozdrvené, rovnomerne zmiešané, tvarované, lisované za horúca- a spracované, aby sa získal konečný produkt.

Spekanie prášku:Kovové alebo zliatinové/keramické suroviny sú jemne rozdrvené, rovnomerne zmiešané, tvarované, sušené, vypaľované do poréznej konštrukcie, spekané a spracované, aby sa získal konečný produkt.

Impregnácia:Kovové alebo zliatinové/keramické suroviny sú jemne rozdrvené, rovnomerne zmiešané, tvarované, sušené, vypaľované do poréznej konštrukcie, impregnované kovom a spracované na získanie hotového produktu.

(1) Pole obrábania

Metalizovaná keramika má vysokú tvrdosť, tvrdosť do červena a odolnosť proti opotrebeniu, pričom vykazuje vynikajúci rezný výkon pri vysokej{0}}rýchlosti a suchom rezaní. Pri rovnakých rezných podmienkach je odolnosť kovových-keramických nástrojov proti opotrebovaniu oveľa lepšia ako odolnosť bežného slinutého karbidu.

(2) Letecký priemysel

Od 50. rokov 20. storočia prebieha výskum metalizovanej keramiky TiC-Ni pre vysokoteplotné-materiály v lopatkách prúdových motorov. Počas spekania však neschopnosť niklu úplne zmáčať TiC viedla k agregácii a rastu častíc TiC, čo malo za následok nízku húževnatosť a nedosiahnutie požadovaných tepelne-odolných vlastností. Samotný TiC má vysokú tvrdosť, vysoký bod topenia, nízku špecifickú hmotnosť a dobrú tepelnú stabilitu, zatiaľ čo meď vykazuje vynikajúcu elektrickú a tepelnú vodivosť a dobrú plasticitu. Kompozitné materiály TiC/Cu zložené z TiC a medi kombinujú výhody oboch, vďaka čomu sú cenné pre aplikácie ako vodivé a tepelne vodivé materiály, materiály odolné proti opotrebeniu{7}} a výstelky hrdla rakiet.

(3) Iné aplikácie
Kovo{0}}keramické kompozitné povlaky môžu zmeniť vzhľad, štruktúru a chemické zloženie vonkajšieho povrchu kovového substrátu a dodať substrátu nové vlastnosti.Komponenty z metalizovaného oxidu hlinitéhokombinujú pevnosť a húževnatosť kovov s vysokou-teplotnou odolnosťou keramiky, čo z nich robí vynikajúci kompozitný materiál. Boli úspešne aplikované v leteckom, leteckom, obrannom, chemickom, strojárskom, energetickom a elektronickom priemysle.