Alümina seramiklerin mekanik olarak işlenmesinin zorluğu nereye yansıyor?

99 alümina seramik, %99'dan daha yüksek alümina içeriğine sahip mühendislik seramiklerini ifade eder. Standarda göre 99 alümina seramik malzeme yüksek sertliğe, mukavemete, düşük genleşme katsayısına, izolasyona, aşınma direncine ve korozyon direncine sahiptir. Mekanik imalat, havacılık, hassas aletler, petrokimya ve diğer alanlarda geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Alüminyum oksit seramik parçalar genellikle sıcak presleme sinterlemesi ile oluşturulur. Sinterlemenin neden olduğu deformasyon ve büzülme nedeniyle, parçaların boyut ve şekil doğruluğunu sağlamak için genellikle daha hassas işleme gerekir. Bununla birlikte, alümina seramik malzemeler genellikle nispeten yüksek elastik modüle, yüksek sertliğe, yüksek kırılganlığa ve güçlü çatlak hassasiyetine sahiptir. Bu nedenle mekanik işleme zorlukları esas olarak işleme sertliği ve kırılganlığında kendini gösterir.
AL203'ün esas olarak üç kristal formu vardır: alfa, beta ve gama. Bunlardan alfa AL203 kristal formu stabildir ve 1300 derecede I3 ve gama kristalleri neredeyse tamamen alfa kristallerine dönüşür. - AL203'ün kristal formunda alüminyum iyonları ile oksijen iyonları arasında oluşan atomik bağlar çoğunlukla kovalent, iyonik veya karışık bağlardır. Bu nedenle atomlar arasındaki bağlanma enerjisi yüksektir ve güçlü yönlülüğe sahiptir; bu da yüksek malzeme kırılganlığı, küçük plastik deformasyon ve kolay çatlama olarak kendini gösterir.
Sertliği, karbür sert alaşımlarının sertliğine eşdeğerdir ve çeliğinkinden birkaç kat daha yüksektir. Tipik olarak, yüksek saflıkta alümina seramiklerin yoğunluğu 3980 (Kg-m4), gerilme mukavemeti 260 (MPa), 350-400 (GPa) arasında elastik modül, 2930 (MPa) basınç mukavemeti ve 99HRA sertlik. 99 alümina seramiğin mukavemeti ve sertliği azalmış, deneysel numunelerde yaptığımız ölçümlere göre oda sıcaklığındaki sertliği de 70HRA'ya ulaşmıştır.
Normal koşullar altında alümina seramiklerin mikro yapısı, iyonik veya kovalent bağlardan oluşan çok kristalli yapılar olan eş eksenli tanelerdir. Bu nedenle kırılma tokluğu düşüktür. Dış yükler altında stres, seramik yüzeyinde ince çatlaklara neden olabilir ve bu çatlaklar hızla yayılarak kırılgan kırılmalara neden olabilir. Bu nedenle alümina seramiklerin kesilmesi sırasında sıklıkla çökme olgusu meydana gelir, yani seramik yüzeyinde küçük çatlaklar oluşur.