Различия между циркониевой керамикой и глиноземной керамикой
Алюмооксидная и циркониевая керамика — два наиболее широко используемых технических керамических материала в промышленности. Хотя оба обладают превосходной твердостью, износостойкостью и химической стабильностью, их механические свойства, тепловые характеристики и структура стоимости значительно различаются.
На практике выбор между керамикой из оксида алюминия и керамикой из диоксида циркония редко сводится к тому, какой материал «лучше», а скорее к тому, какой материал лучше всего соответствует функциональным требованиям, условиям эксплуатации и ограничениям по стоимости конкретного применения.
В данной статье проводится сравнение керамики из оксида алюминия и керамики из диоксида циркония с точки зрения материальных свойств, особенностей производства и типичных областей применения, с акцентом на причины, по которым керамика из оксида алюминия остается наиболее часто выбираемым техническим керамическим материалом в различных отраслях промышленности.
Для получения исчерпывающего обзора керамических материалов на основе оксида алюминия, включая свойства материала, степени чистоты, производственные процессы и промышленное применение, посетите наш основной справочник:Всё, что вам нужно знать об глиноземной керамике.
1. Обзор основных материалов
Алюмокерамика
Алюмооксидная керамика (Аль₂O₃) — широко используемый оксидный керамический материал, известный своей высокой твердостью, превосходной электроизоляцией, хорошей термической стабильностью и высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью. Алюмооксидная керамика доступна в широком диапазоне уровней чистоты, обычно от 95% до 99,8%, что позволяет инженерам находить баланс между производительностью и стоимостью для различных применений.
Циркониевая керамика
Циркониевая керамика (ZrO₂), чаще всего стабилизированная иттрием диоксид циркония (YSZ), ценится за относительно высокую трещиностойкость по сравнению с другими техническими керамическими материалами. Механизм упрочнения за счет фазового превращения обеспечивает улучшенную устойчивость к распространению трещин, что делает диоксид циркония пригодным для применения в условиях ударных или механических воздействий.
2. Сравнение механических свойств
| Свойство | Алюмокерамика | Циркониевая керамика |
| Твердость по шкале ВВ | 1300-1800 | 1100-1200 |
| Вязкость разрушения | 3-4 Мпа.м1/2 | 8.5 Мпа.м1/2 |
| Износостойкость | Отличный | Хороший |
| Хрупкость | Выше | Ниже |
Циркониевая керамика, как правило, обладает более высокой трещиностойкостью, что делает её более устойчивой к сколам и ударам. Однако глиноземная керамика обладает превосходной твердостью и износостойкостью, что имеет решающее значение для применений, связанных со скользящим контактом, абразивным воздействием или долговременной стабильностью размеров.
3. Тепловые и электрические характеристики
Алюмокерамика
Алюмокерамика надежно работает при повышенных температурах и сохраняет стабильные механические и электрические свойства в агрессивных термических средах. Ее превосходная электроизоляция и относительно высокая теплопроводность делают ее предпочтительным выбором для электронных подложек, изоляционных компонентов и высокотемпературных конструкционных деталей.
Циркониевая керамика
Циркониевая керамика обладает более низкой теплопроводностью и более ограниченным максимальным рабочим диапазоном температур по сравнению с глиноземной керамикой. Кроме того, некоторые марки циркония могут испытывать проблемы со стабильностью фаз при длительном воздействии высоких температур, что необходимо тщательно учитывать при тепловых применениях.
Для применений, связанных с нагревом, электроизоляцией или термическими циклами, керамика на основе оксида алюминия часто является более стабильным и предсказуемым материалом.
4. Вопросы стоимости и производства.
Стоимость является основным фактором, отличающим керамику из оксида алюминия от керамики из диоксида циркония. Преимущества керамики из оксида алюминия заключаются в отработанных производственных процессах, высокой доступности сырья и превосходной стабильности спекания в широком диапазоне размеров и геометрических форм деталей. Это приводит к снижению стоимости материала, более стабильному качеству и сокращению сроков выполнения заказов, особенно при средне- и крупносерийном производстве.
Хотя керамика на основе диоксида циркония обладает большей прочностью, её производство обычно связано с более высокими затратами на сырье, более строгим контролем технологического процесса и увеличением расходов на механическую обработку, что может существенно повлиять на общую стоимость проекта.
5. Типичные области применения
Типичные области применения керамики из оксида алюминия
▪ Электронные подложки и изоляционные компоненты
▪Износостойкие детали, такие как направляющие, втулки и вкладыши.
▪Высокотемпературные трубы и компоненты печей
▪Механические конструктивные элементы, требующие стабильности размеров.
Распространенные области применения керамики на основе диоксида циркония
▪Режущие лезвия и ножи
▪Медицинские и стоматологические компоненты
▪Ударопрочные конструкционные элементы
▪Прецизионные компоненты, требующие повышенной прочности.
6. Почему керамика из оксида алюминия остается отраслевым стандартом.
Хотя циркониевая керамика выбирается для конкретных применений, требующих более высокой трещиностойкости, глиноземная керамика остается отраслевым стандартом технической керамики для большинства промышленных применений. Сбалансированное сочетание механической прочности, твердости, термической стабильности, электроизоляционных свойств и экономичности делает глиноземную керамику предпочтительным материалом для широкого спектра конструкционных, электронных и тепловых применений.
Во многих случаях керамика на основе оксида алюминия обеспечивает более предсказуемые характеристики, лучшую масштабируемость производства и более выгодное соотношение цены и качества по сравнению с керамикой на основе диоксида циркония.
7. Заключение
Как керамика на основе оксида алюминия, так и керамика на основе диоксида циркония играют важную роль в современных инженерных приложениях. Керамика на основе диоксида циркония отличается высокой прочностью и ударостойкостью, в то время как керамика на основе оксида алюминия обладает превосходной твердостью, износостойкостью, термической стабильностью и экономическими преимуществами.
Для большинства промышленных применений, особенно тех, которые связаны с электроизоляцией, высокими температурами, износостойкостью или экономичностью производства, керамика на основе оксида алюминия является более практичным и широко распространенным решением. Правильный выбор материала всегда должен основываться на требованиях к применению, а не на отдельных свойствах материала.
Изделия из глиноземной керамики от Маскера
Для удовлетворения практических потребностей проектирования и производства компания Маскера предлагает широкий ассортимент изделий из глиноземной керамики, включая стандартные формы и компоненты, изготовленные по индивидуальному заказу. Наш ассортимент продукции включает подложки, трубки, стержни, пластины и износостойкие детали для электронных, тепловых и механических применений.
🔗Ознакомьтесь с нашим ассортиментом керамических изделий из оксида алюминия.
