วัสดุส่วนประกอบอลูมินาที่เคลือบด้วยโลหะ: รากฐานวัสดุสำคัญของเทคโนโลยีชั้นสูงสมัยใหม่

ปัจจุบัน พลังงาน ข้อมูล และวัสดุกลายเป็นจุดเด่นของอารยธรรมมนุษย์ยุคใหม่ โดยวัสดุเป็นรากฐานทางวัตถุที่สำคัญสำหรับการอยู่รอดและการพัฒนาของมนุษย์ ตามโลหะ เซรามิก และโพลีเมอร์ วัสดุเซอร์เมตของ Metalized Alumina Components กำลังเข้าสู่อุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องมาจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ความหลากหลาย และการใช้งานที่หลากหลาย วัสดุเซอร์เมตมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงจำเพาะสูง โมดูลัสจำเพาะสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง- ในหลายบริบท วัสดุเหล่านี้มีความหมายเหมือนกันกับวัสดุใหม่ โดยก่อให้เกิดรากฐานวัสดุสำหรับเทคโนโลยีขั้นสูงสมัยใหม่ อุตสาหกรรมเกิดใหม่ และการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ของการป้องกันประเทศยุคใหม่ ซึ่งดึงดูดความสนใจอย่างมากจากทั่วโลก และได้รับการยอมรับว่าเป็นพื้นที่สำคัญสำหรับ-การพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง

โลหะเซรามิกเป็นวัสดุโครงสร้างที่ประกอบด้วยเฟสเซรามิกแข็งและเฟสตัวประสานโลหะหรือโลหะผสม คำภาษาอังกฤษ "Cermets" ผสมผสานระหว่าง "เซรามิค" และ "โลหะ" ส่วนประกอบเซรามิกเคลือบโลหะมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และความเสถียรทางเคมีของเซรามิก ในขณะเดียวกันก็มีความเหนียวและพลาสติกของโลหะที่ดี เนื่องจากไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างคำศัพท์ทางวิชาการสองคำว่า "เซอร์เมต" และ "โลหะผสมแข็ง" จึงเป็นการยากที่จะกำหนดขอบเขตสำหรับวัสดุเฉพาะ เมื่อพิจารณาจากองค์ประกอบของวัสดุ "โลหะผสมแข็ง" ยังถูกจัดประเภทเป็น "เซอร์เมต"

ลักษณะสำคัญของเซรามิกโลหะมีดังต่อไปนี้:

(1) ความสามารถในการเปียกของโลหะกับเฟสเซรามิกได้ดี ความสามารถในการเปียกน้ำระหว่างอนุภาคโลหะและเซรามิกเป็นหนึ่งในเงื่อนไขหลักในการประเมินโครงสร้างจุลภาคและประสิทธิภาพของเซอร์เมต ยิ่งความสามารถในการเปียกน้ำมีมากขึ้น ความเป็นไปได้ที่โลหะจะเกิดเฟสต่อเนื่องกันก็จะมากขึ้น และประสิทธิภาพของคอนแทคเตอร์โลหะประสานกับเซรามิกก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

(2) ไม่มีปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรงระหว่างเฟสโลหะและเฟสเซรามิก หากปฏิกิริยาการแทรกพื้นผิวรุนแรงระหว่างการเคลือบโลหะด้วยเซรามิก ซึ่งก่อตัวเป็นสารประกอบ เฟสโลหะจะไม่สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงความต้านทานของเซรามิกต่อการกระแทกทางกลและการกระแทกจากความร้อนได้

(3) ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระหว่างเฟสโลหะและเซรามิกไม่ใหญ่เกินไป เมื่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเฟสโลหะและเฟสเซรามิกในเซรามิกเคลือบโลหะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ จะทำให้เกิดความเครียดภายในมากขึ้น และลดเสถียรภาพทางความร้อนของเซอร์เมต

วิธีการเตรียมหลักสำหรับวัสดุเซอร์เมต ได้แก่ การอัดร้อน การเผาผนึกด้วยผง และการชุบ กระบวนการเฉพาะมีดังนี้:

การกดร้อน:วัตถุดิบโลหะหรือโลหะผสม/เซรามิกถูกบดละเอียด ผสมสม่ำเสมอ สร้างรูปทรง กดร้อน- และแปรรูปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

การเผาผง:วัตถุดิบโลหะหรือโลหะผสม/เซรามิกถูกบดละเอียด ผสมสม่ำเสมอ ขึ้นรูป ทำให้แห้ง เผาเป็นกรอบที่มีรูพรุน เผาผนึก และแปรรูปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

การทำให้ชุ่ม:วัตถุดิบโลหะหรือโลหะผสม/เซรามิกถูกบดละเอียด ผสมสม่ำเสมอ ขึ้นรูป ทำให้แห้ง เผาให้เป็นกรอบที่มีรูพรุน ชุบด้วยโลหะ และแปรรูปเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

(1) สนามเครื่องจักร

เซรามิกเคลือบโลหะมีความแข็งสูง ความแข็งสีแดง และความต้านทานการสึกหรอ แสดงประสิทธิภาพการตัดที่ยอดเยี่ยมในความเร็วสูง-และการตัดแบบแห้ง ภายใต้สภาวะการตัดเฉือนเดียวกัน ความต้านทานการสึกหรอของเครื่องมือโลหะ-นั้นเหนือกว่าความต้านทานการสึกหรอของซีเมนต์คาร์ไบด์ทั่วไปมาก

(2) อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา ได้มีการวิจัยเกี่ยวกับเซรามิกเคลือบโลหะ TiC-Ni สำหรับวัสดุที่มีอุณหภูมิสูง-ในใบพัดของเครื่องยนต์ไอพ่น อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการเผาผนึก การที่นิกเกิลไม่สามารถทำให้ TiC เปียกจนหมดได้ทำให้เกิดการรวมตัวและการเติบโตของอนุภาค TiC ส่งผลให้มีความเหนียวต่ำและไม่สามารถบรรลุคุณสมบัติต้านทานความร้อน-ตามที่ต้องการได้ TiC นั้นมีความแข็งสูง มีจุดหลอมเหลวสูง ความถ่วงจำเพาะต่ำ และมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี ในขณะที่ทองแดงมีการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม และมีความเป็นพลาสติกที่ดี วัสดุคอมโพสิต TiC/Cu ซึ่งประกอบด้วย TiC และทองแดง ผสมผสานข้อดีของทั้งสองเข้าด้วยกัน ทำให้มีคุณค่าสำหรับการใช้งานเป็นวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและนำความร้อน วัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอ- และวัสดุบุรองคอจรวด

(3) การใช้งานอื่น ๆ
โลหะ-การเคลือบเซรามิกคอมโพสิตสามารถเปลี่ยนรูปลักษณ์ โครงสร้าง และองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิวด้านนอกของซับสเตรตโลหะ และทำให้ซับสเตรตมีคุณสมบัติใหม่ส่วนประกอบอลูมินาเมทัลไลซ์ผสมผสานความแข็งแรงและความเหนียวของโลหะเข้ากับความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง-ของเซรามิก ทำให้เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ดีเยี่ยม ได้รับการนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การบิน การป้องกัน เคมี เครื่องจักร พลังงาน และอิเล็กทรอนิกส์