Vật liệu thành phần Alumina kim loại hóa: Nền tảng vật liệu quan trọng của công nghệ cao hiện đại

Ngày nay, năng lượng, thông tin và vật chất đã trở thành đặc trưng của nền văn minh nhân loại hiện đại, trong đó vật chất là nền tảng vật chất quan trọng cho sự tồn tại và phát triển của con người. Sau kim loại, gốm sứ và polyme, vật liệu gốm kim loại của Thành phần Alumina kim loại hóa đang gia nhập nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhờ hiệu suất vượt trội, chủng loại đa dạng và nhiều ứng dụng. Vật liệu gốm kim loại có các đặc tính tuyệt vời như cường độ riêng cao, mô đun riêng cao, khả năng chống mài mòn và-khả năng chịu nhiệt độ cao. Trong nhiều bối cảnh, chúng đồng nghĩa với các vật liệu mới, tạo thành nền tảng vật chất cho công nghệ cao hiện đại, các ngành công nghiệp mới nổi và sự chuyển đổi công nghệ của các ngành công nghiệp truyền thống. Chúng cũng là một phần không thể thiếu của quốc phòng hiện đại, thu hút sự chú ý đáng kể trên toàn thế giới và được công nhận là lĩnh vực then chốt để phát triển-công nghệ cao.

Kim loại gốm là vật liệu kết cấu bao gồm pha gốm cứng và pha kết dính kim loại hoặc hợp kim. Từ tiếng Anh “Cermets” kết hợp “gốm” và “kim loại”. Các thành phần gốm kim loại giữ được độ bền cao, độ cứng cao, khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao, chống oxy hóa và ổn định hóa học của gốm sứ, đồng thời sở hữu độ dẻo và độ dẻo kim loại tốt. Vì không có ranh giới rõ ràng giữa hai thuật ngữ học thuật “gốm kim loại” và “hợp kim cứng” nên rất khó xác định ranh giới cho các vật liệu cụ thể. Dựa trên thành phần vật liệu, "hợp kim cứng" cũng được phân loại là "gốm kim loại".

Các đặc điểm chính của gốm kim loại bao gồm:

(1) Khả năng thấm ướt tốt của kim loại đối với pha gốm. Độ ẩm giữa các hạt kim loại và gốm là một trong những điều kiện chính để đánh giá cấu trúc vi mô và hiệu suất của gốm kim loại. Khả năng thấm ướt càng mạnh thì khả năng kim loại hình thành pha liên tục càng lớn và hiệu suất của Bộ tiếp xúc kim loại hàn với gốm càng tốt.

(2) Không có phản ứng hóa học dữ dội giữa pha kim loại và pha gốm. Nếu phản ứng bề mặt diễn ra dữ dội trong quá trình Kim loại hóa gốm, tạo thành các hợp chất thì pha kim loại không thể được sử dụng để cải thiện khả năng chống sốc cơ học và sốc nhiệt của gốm.

(3) Sự khác biệt về hệ số giãn nở giữa pha kim loại và pha gốm không quá lớn. Khi hệ số giãn nở nhiệt của pha kim loại và pha gốm trong Gốm kim loại khác nhau đáng kể sẽ gây ra ứng suất bên trong lớn hơn và làm giảm độ ổn định nhiệt của gốm kim loại.

Các phương pháp chuẩn bị chính cho vật liệu gốm kim loại bao gồm ép nóng, thiêu kết bột và ngâm tẩm. Các quy trình cụ thể như sau:

Ép nóng:Nguyên liệu thô bằng kim loại hoặc hợp kim/gốm được nghiền thành bột mịn, trộn đều, tạo hình,{0}}ép nóng và xử lý để thu được thành phẩm.

Thiêu kết bột:Nguyên liệu thô bằng kim loại hoặc hợp kim/gốm được nghiền mịn, trộn đều, tạo hình, sấy khô, nung vào khung xốp, thiêu kết và xử lý để thu được thành phẩm.

Sự ngâm tẩm:Nguyên liệu kim loại hoặc hợp kim/gốm được nghiền mịn, trộn đều, tạo hình, sấy khô, nung vào khung xốp, tẩm kim loại và xử lý để thu được thành phẩm.

(1) Lĩnh vực gia công

Gốm kim loại hóa có độ cứng cao, độ cứng màu đỏ và khả năng chống mài mòn, thể hiện hiệu suất cắt tuyệt vời ở tốc độ cao và cắt khô. Trong cùng điều kiện cắt, khả năng chống mài mòn của dụng cụ gốm-kim loại vượt trội hơn nhiều so với cacbua xi măng thông thường.

(2) Công nghiệp hàng không vũ trụ

Từ những năm 1950, nghiên cứu đã được tiến hành về Gốm kim loại hóa TiC-Ni cho vật liệu có nhiệt độ-cao trong cánh động cơ phản lực. Tuy nhiên, trong quá trình thiêu kết, niken không thể làm ướt hoàn toàn TiC dẫn đến sự kết tụ và phát triển của các hạt TiC, dẫn đến độ bền kém và không đạt được đặc tính chịu nhiệt như mong muốn. Bản thân TiC có độ cứng cao, điểm nóng chảy cao, trọng lượng riêng thấp và độ ổn định nhiệt tốt, trong khi đồng có tính dẫn điện và nhiệt tuyệt vời và độ dẻo tốt. Vật liệu composite TiC/Cu, bao gồm TiC và đồng, kết hợp các ưu điểm của cả hai, khiến chúng có giá trị cho các ứng dụng làm vật liệu dẫn điện và dẫn nhiệt, vật liệu chống mài mòn và lớp lót họng tên lửa.

(3) Các ứng dụng khác
Lớp phủ hỗn hợp gốm-kim loại có thể thay đổi hình thức, cấu trúc và thành phần hóa học của bề mặt bên ngoài của chất nền kim loại và mang lại cho chất nền những đặc tính mới.Linh kiện Alumina kim loại hóakết hợp độ bền và độ dẻo dai của kim loại với khả năng chịu nhiệt-cao của gốm sứ, khiến chúng trở thành vật liệu tổng hợp tuyệt vời. Chúng đã được áp dụng thành công trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, hàng không, quốc phòng, hóa chất, máy móc, năng lượng và điện tử.