Introduktion
Med den snabba utvecklingen av industrier som halvledarutrustning, nya energifordon, precisionsmaskiner, medicintekniska produkter och automation, blir begränsningarna för traditionella metallmaterial när det gäller slitstyrka, isolering, korrosionsbeständighet och högtemperaturstabilitet gradvis uppenbara. Därför använder fler och fler företag högprecisions strukturkeramik för att ersätta metaller eller teknisk plast vid tillverkning av högpresterande kärnkomponenter. Så, vad är klassificeringen av strukturell keramik med hög precision? Och vilka applikationsscenarier är olika keramiska material lämpliga för? Denna artikel kommer att ge en systematisk analys.
1. Vad är strukturell keramik med hög precision?
Strukturell keramik med hög precision avser tekniska keramiska material gjorda av högrena råmaterial, avancerade formnings- och sintringsprocesser och precisionsbearbetningstekniker. De används huvudsakligen för strukturella funktioner såsom bärande, slitstyrka, isolering, tätning, styrning och transmission.
Jämfört med vanlig keramik har den följande fördelar:
Hög hårdhet
Hög styrka
Hög precision
Slitstyrka
Hög temperaturbeständighet
Korrosionsbeständighet
Elektrisk isolering eller speciella funktioner
Används i stor utsträckning vid tillverkning av avancerad utrustning.
2. Vanliga klassificeringar av strukturell keramik med hög precision (efter materialsystem)
1. Aluminiumoxidstrukturkeramik (Al₂O₃)
Den mest använda och kostnadseffektiva tekniska keramiken.
Huvudfunktioner:
Hög hårdhet
Utmärkta elektriska isoleringsegenskaper
Slitstyrka
Relativt låg kostnad
Mogen och stabil teknik
Vanliga applikationer:
Keramiska bussningar
Isolerande delar
Styrskenor och skjutreglage
Keramiska underlag
Tätningsringar
? Lämplig för de flesta allmänna industriella strukturella komponenter
2. Zirconia strukturell keramik (ZrO₂)
Den mest motståndskraftiga strukturkeramen.
Nyckelfunktioner:
Hög styrka
Hög seghet
Hög slagtålighet
Utmärkta ytpolerande egenskaper
Slitage- och korrosionsbeständig
Vanliga applikationer:
Kolvar
Ventilkärnor
Lagerkulor
Medicinska komponenter
Precision rörliga delar
? Lämplig för applikationer med hög slagkraft, hög precision och lång livslängd
3. Strukturkeramik av kiselnitrid (Si₃N₄)
Den strukturella keramen med optimal total prestanda.
Nyckelfunktioner:
Hög styrka
Utmärkt värmechockbeständighet
Utmärkt prestanda vid hög temperatur
Låg friktionskoefficient
Lättvikt
Vanliga applikationer:
Höghastighets lagerkulor
Bildelar
Halvledarutrustningsdelar
Turboladdarkomponenter
? Lämplig för förhållanden med hög hastighet, hög temperatur och hög belastning
4. Aluminiumnitridkeramik (AlN)
Den har både hög värmeledningsförmåga och elektriska isoleringsegenskaper.
Nyckelfunktioner:
Hög värmeledningsförmåga
Utmärkt elektrisk isoleringsprestanda
Värmeutvidgningskoefficient nära den för kisel
Vanliga applikationer:
Strömmodulsubstrat
LED värmeavledningssubstrat
Halvledarförpackning
? Lämplig för elektroniska värmeavledningstillämpningar
5. Strukturell keramik av kiselkarbid (SiC)
En representant för slitstarka material med ultrahög hårdhet.
Huvudfunktioner:
Ultrahög hårdhet
Extremt stark korrosionsbeständighet
Hög värmeledningsförmåga
Hög temperaturbeständighet
Vanliga applikationer:
Tätningsringar
Munstycken
Pumpkomponenter
Kemiska utrustningsdelar
? Lämplig för extremt slitage och korrosiva miljöer
3. Klassificerad efter funktion och syfte
Förutom att klassificeras efter material, kan högprecisions strukturkeramik också kategoriseras efter applikation:
1. Slitstarka keramiska delar
Hylsor, munstycken, kolvar, styrskenor
2. Isolerande keramiska delar
Isolerande hylsor, elektroniska strukturella komponenter, substrat
3. Tätning av keramiska delar
Tätningsringar, mekaniska tätningsändytor
4. Högtemperaturkonstruktionsdelar
Ugnskomponenter, delar av värmebehandlingsutrustning
5. Rörliga precisionsdelar
Lagerkulor, styrningar, skjutreglage, positioneringskomponenter
4. Hur väljer man lämpliga strukturella keramiska material?
Olika material används för olika applikationer:
| Användningskrav | Rekommenderat material |
|---|---|
| Allmänt slitstarkt + kostnadskontroll | Aluminiumoxid |
| Hög hållfasthet + hög seghet | Zirkoniumoxid |
| Hög hastighet + hög temperatur | kiselnitrid |
| Värmeavledning + isolering | Aluminiumnitrid |
| Stark korrosionsbeständighet + extremt slitstark | kiselkarbid |