為什么高純氧化鋁技術(shù)陶瓷是航空航天應(yīng)用的理想選擇？

技術(shù)氧化鋁陶瓷由不同的材料混合物構(gòu)成，例如由氧化鋁和硅酸鹽組成的鋁硅酸鹽陶瓷，或由氧化鋁和氧化鋯組成的氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷。然而，其關(guān)鍵材料是高純度氧化鋁，也稱(chēng)為高純度氧化鋁(Al2O3)。它以其高硬度和耐磨性而聞名，使其非常耐用。事實(shí)上，由于氧化鋁陶瓷的硬度極高，因此只能通過(guò)金剛石研磨來(lái)成型。

氧化鋁是一種白色結(jié)晶粉末，源自鋁土礦，鋁土礦是一種富含氧化鋁的天然礦物。標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁采用拜耳法生產(chǎn)，該工藝首先將鋁土礦粉碎，然后與苛性鈉混合以溶解氧化鋁。然后過(guò)濾所得溶液以去除雜質(zhì)，使氧化鋁沉淀。最后，對(duì)沉淀物進(jìn)行清洗和加熱以除去殘留水分。

要達(dá)到超高純度水平，例如5N高純氧化鋁（純度≥99.999%），需要比拜耳法更先進(jìn)的精煉工藝。這對(duì)于用于技術(shù)陶瓷的高純氧化鋁至關(guān)重要。一旦關(guān)鍵成分（高純度氧化鋁）生產(chǎn)出來(lái)，技術(shù)陶瓷就可以采用先進(jìn)的制造技術(shù)進(jìn)行加工，例如等靜壓、注塑成型、擠壓和鑄造。這些方法使陶瓷件高純氧化鋁能夠成型為尺寸精確的部件，使其適用于廣泛的應(yīng)用。

為什么高純氧化鋁技術(shù)陶瓷是航空航天應(yīng)用的理想選擇？

氧化鋁陶瓷因其卓越的耐用性、耐磨性、耐化學(xué)侵蝕性、耐腐蝕性和耐高溫性而備受贊譽(yù)。這些特性使其成為在傳統(tǒng)金屬或聚合物容易降解的惡劣環(huán)境下使用的理想材料。即使在極端條件下，氧化鋁也能保持其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

*高硬度

高純度氧化鋁的高硬度使其成為工業(yè)陶瓷的理想材料。高純氧化鋁是已知最堅(jiān)硬的材料之一，莫氏硬度高達(dá)9。這種高硬度對(duì)于需要承受極端機(jī)械應(yīng)力的材料至關(guān)重要。與金屬在高溫下通常會(huì)失去強(qiáng)度不同，氧化鋁陶瓷在冷卻至常溫后仍能保持其完整性，而不會(huì)像金屬那樣出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷。

氧化鋁的硬度直接影響其耐磨性，這對(duì)于經(jīng)常摩擦、沖擊或接觸磨料的應(yīng)用至關(guān)重要。例如，軸承、閥門(mén)和轉(zhuǎn)子等耐磨部件得益于氧化鋁能夠承受長(zhǎng)期使用而不會(huì)出現(xiàn)明顯磨損的特性。

氧化鋁的強(qiáng)度和硬度會(huì)隨著純度的提高而進(jìn)一步提升。然而，高純度氧化鋁（純度>99.99%）的機(jī)械性能顯著提升，使其能夠適應(yīng)最嚴(yán)苛的環(huán)境，并在航空航天、電子和工業(yè)機(jī)械等應(yīng)用領(lǐng)域備受推崇。

*優(yōu)異的熱性能

高純氧化鋁的另一個(gè)關(guān)鍵特性是其卓越的耐高溫性。它在大氣條件下可承受高達(dá)1650°C(2900°F)的高溫，在真空條件下可承受2000°C(3000°F)的高溫。作為良好的熱絕緣體，氧化鋁具有高熱阻率，這意味著它能夠阻止熱量的流動(dòng)，并能夠在其他材料可能降解或失效的環(huán)境中正常工作。隨著氧化鋁純度的提高，其熱阻率會(huì)降低，從而使熱量更容易流動(dòng)。例如，94%氧化鋁的熱阻率為0.0556K?m/W，而高純度氧化鋁（純度高于99.99%）的熱阻率為0.02857K?m/W，這使其更適合需要有效散熱的應(yīng)用。

高純度氧化鋁的熔點(diǎn)高達(dá)2050°C(3722°F)，使其成為在極端溫度下使用的技術(shù)陶瓷的理想材料。憑借其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，高熔點(diǎn)使其適用于渦輪葉片、排氣裝置、溫度傳感器以及其他暴露于高溫的飛機(jī)部件。此外，氧化鋁還具有抗熱沖擊（即材料在經(jīng)歷突然的溫度變化時(shí)快速膨脹或收縮）的能力，這也提高了其在這些應(yīng)用中的可靠性。

*高介電強(qiáng)度

高純度氧化鋁還具有高介電強(qiáng)度，即導(dǎo)致材料介電擊穿所需的最大電壓（伏/單位厚度）。高純度氧化鋁的高介電強(qiáng)度和電絕緣性能對(duì)于需要在極端條件下保持電氣完整性的組件尤其有用，例如高壓應(yīng)用中使用的電容器、電阻器和絕緣體。此外，氧化鋁耐高溫和耐電應(yīng)力的特性使其在航空航天電子、通信系統(tǒng)和傳感器中尤為重要。

*優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性

高純氧化鋁具有化學(xué)惰性。這意味著高純氧化鋁陶瓷即使在高溫下也不會(huì)與大多數(shù)酸、堿或其他腐蝕性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這種化學(xué)穩(wěn)定性使其具有耐腐蝕和抗氧化的特性。對(duì)于暴露在惡劣環(huán)境中（例如外太空、重返大氣層或極端工業(yè)條件）的部件來(lái)說(shuō)，這一特性至關(guān)重要。這種化學(xué)穩(wěn)定性確保氧化鋁不受諸如鹽水暴露等環(huán)境壓力因素的影響，而這些壓力因素會(huì)迅速降解其他材料。