氧化鋁陶瓷的優勢
力學性能:氧化鋁陶瓷具有高的硬度,其莫氏硬度可達 9 級(僅低于金剛石),遠超普通金屬和塑料,因此具備好的耐磨性能,能在長期摩擦、沖擊的環境下保持結構穩定,廣泛應用于制造軸承、密封件、研磨介質等耐磨部件。同時,它的抗壓強度較高,可承受較大的壓力負荷,適用于高壓環境中的結構件。
耐高溫性能:氧化鋁陶瓷的熔點高達 2050℃,能在 1600℃以下的高溫環境中穩定工作,不會因溫度升高而發生明顯的軟化、變形或性能退化。這一特性使其在冶金、機械、航空航天等領域大顯身手,例如用于制造高溫爐的內襯、熱電偶保護管、火箭發動機的燃燒室部件等。
化學穩定性:它對大多數酸、堿、鹽等化學試劑具有好的耐腐蝕性,不易與這些物質發生化學反應,能夠在化工生產中的腐蝕環境下長期使用,如制作化工管道、反應釜內襯等。此外,氧化鋁陶瓷還具有好的抗氧化性,在高溫氧化氣氛中也不易被氧化損壞。
電絕緣性能:氧化鋁陶瓷是一種絕緣材料,其體積電阻率高,介電損耗低,能有效阻擋電流的通過,在電子、電器行業中被廣泛用作絕緣支架、基板、絕緣子等,保障電子設備的安全穩定運行。
密度小、重量輕:與金屬材料相比,氧化鋁陶瓷的密度較小,在相同體積下重量更輕,這一特點在航空航天、汽車等對減重有要求的領域具有明顯優勢,可降低設備的整體重量,提高運行效率。
氧化鋁陶瓷的缺點
脆性大、抗沖擊性能差:氧化鋁陶瓷屬于脆性材料,其韌性較低,受到外力沖擊或劇烈振動時容易發生斷裂、破碎,這極大地限制了它在需要承受沖擊載荷的場合中的應用,例如在一些運動部件或易受碰撞的結構中使用時,需要采取特殊的防護措施。
加工難度大、成本高:由于氧化鋁陶瓷硬度高、脆性大,傳統的機械加工方法(如車削、銑削、鉆孔等)很難對其進行精確加工,加工過程中容易出現崩裂現象。通常需要采用特殊的加工工藝,如激光加工、超聲波加工等,這些加工方法不僅效率低,而且成本較高,導致氧化鋁陶瓷制品的價格相對昂貴。
抗熱震性能較差:雖然氧化鋁陶瓷耐高溫,但它的抗熱震性能(即抵抗溫度急劇變化而不損壞的能力)相對較弱。當環境溫度急劇變化時,陶瓷內部會產生較大的熱應力,容易導致開裂。這一缺點使其在一些需要頻繁經歷溫度驟變的場合中的應用受到限制。
韌性不足,難以承受復雜載荷:氧化鋁陶瓷的韌性較低,在承受彎曲、拉伸等復雜載荷時,容易發生斷裂。因此,它在一些需要承受復雜力學性能的結構件中的應用較少,更多地用于承受磨損、腐蝕等單一工況的部件。