L'utilisation de la céramique d'alumine est vaste. En tant que céramique industrielle de précision, elle présente une série d'avantages en termes de performances. Avec le développement continu de la science et de la technologie, les céramiques d'alumine ont été largement utilisées dans divers domaines tels que l'industrie chimique, la fabrication de machines et la biomédecine, et avec l'amélioration des performances, son champ d'application s'est progressivement élargi. La recherche sur les propriétés de l'alumine est utilisée dans les activités de production de nombreuses industries. Les deux ont une grande importance pratique.

1. Résistance mécanique élevée

La résistance à la flexion des produits frittés en porcelaine d'alumine peut atteindre 250MPa, et les produits pressés à chaud peuvent atteindre 500MPa. Plus le composant d'alumine est pur, plus la résistance est élevée. La résistance peut être maintenue jusqu'à 900°C à des températures élevées, comme le montre la figure ci-dessous. La résistance mécanique de la porcelaine d'alumine peut être utilisée pour fabriquer de la porcelaine pour appareils et d'autres composants mécaniques. La dureté de Mohs de la céramique d'alumine peut atteindre 9, et sa résistance à l'usure est excellente. Elle est donc largement utilisée dans la fabrication de couteaux, de vannes à billes, de meules, de clous en céramique, de roulements, etc.

2. Résistivité élevée et bonnes performances d'isolation électrique

La résistivité à température ambiante est de 1015Ω-cm et la force d'isolation est de 15kV/mm. Grâce à son isolation et à sa résistance, il peut être utilisé pour fabriquer des substrats, des prises, des bougies d'allumage et des enveloppes de circuits.

3. Dureté élevée

La dureté Mohs de 9, associée à une excellente résistance à l'usure, en fait un matériau largement utilisé pour la fabrication d'outils, de meules, d'abrasifs, de filières d'étirage, de filières d'extrusion, de roulements, etc. L'utilisation de fraises en céramique d'alumine pour traiter les moteurs automobiles et les pièces d'avion permet d'obtenir une grande précision à des vitesses de coupe élevées.

4. Point de fusion élevé, anticorrosion

Avec un point de fusion de 2050°C, il présente une bonne résistance à l'érosion des métaux en fusion tels que Be, Sr, Ni, Al, V, Ta, Mn, Fe et Co. Il présente également une résistance élevée à l'érosion par le NaOH, le verre et le laitier. Il n'interagit pas avec Si, P, Sb, Bi dans une atmosphère inerte. Il peut donc être utilisé comme matériau réfractaire, tube de four, creuset d'étirage du verre, boule creuse, fibre, enveloppe protectrice de thermocouple, etc.

5. Excellente stabilité chimique

De nombreux sulfures, phosphures, arséniures, chlorures, nitrures, bromures, iodures et oxydes complexes, ainsi que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique et l'acide fluorhydrique n'interagissent pas avec l'alumine. Par conséquent, l'alumine peut être transformée en métal pur et en creusets de croissance monocristallins, en articulations humaines, en os artificiels, etc.

6. Caractéristiques optiques

Il peut être transformé en matériaux transmettant la lumière (porcelaine d'alumine transparente) pour fabriquer des lampes à vapeur de sodium, des carénages pour micro-ondes, des fenêtres infrarouges, des éléments d'oscillation laser, etc.

7. Conductivité ionique

Utilisé comme matériau pour les cellules solaires et les batteries.

Les principales applications des céramiques d'alumine

1. Aspects mécaniques

Les fraises en céramique d'alumine sont largement utilisées pour la coupe de matériaux durs, la coupe d'acier à grande vitesse, la coupe à très grande vitesse et d'autres traitements difficiles en raison de leur grande dureté, de leurs fortes propriétés mécaniques à haute température, de leur bonne résistance à l'usure, de leur bonne stabilité chimique et du fait qu'elles ne sont pas faciles à lier avec les métaux. Coupe des matériaux. La vitesse de coupe optimale des outils en céramique d'alumine est supérieure à celle des outils ordinaires en carbure cémenté, ce qui permet d'améliorer considérablement l'efficacité de la coupe de différents matériaux.

①Coupe en céramique d'alumine pure

Les outils en céramique d'alumine pure sont des céramiques d'alumine de haute pureté ne contenant qu'une petite quantité d'autres oxydes, et la pureté de l'alumine est supérieure à 99%. Dans les céramiques d'alumine pure, la zircone peut être ajoutée en tant qu'adjuvant de frittage pour améliorer la résistance à la rupture. Dans la préparation des outils céramiques, un contrôle efficace de la pureté et de la taille des grains est réalisé, et d'autres composants sont ajoutés pour former deux phases ou exister sous la forme d'une solution solide dans la matrice des céramiques composites à base d'alumine et des céramiques renforcées par des whiskers. Ces technologies pallient les insuffisances des céramiques d'alumine pures, améliorant ainsi leurs performances de coupe et leur durabilité. En raison des performances à haute température et de la résistance à l'usure des outils en céramique d'alumine pure, mais de leur faible résistance à la flexion et à l'impact, ils sont de plus en plus remplacés par divers outils composites en céramique d'alumine.

②Coupe en céramique composite d'alumine

Dans les céramiques composites, il existe plusieurs directions composites : outils en céramique alumine-carbure, outils en céramique alumine-carbure-cermet, outils en céramique alumine-nitrure ou borure, etc. Par exemple, pour les outils en céramique alumine-carbure, l'ajout de certains carbures (TiC, WC, TaC, NbC, Mo, C, Cr, C2, etc.) à l'alumine peut améliorer sa solidité, sa résistance à l'usure et sa résistance aux chocs, ainsi que ses performances à haute température ; parmi les additifs, c'est le TiC qui a le plus d'applications. Par rapport aux céramiques d'alumine pure, la résistance à la flexion des céramiques composites alumine-carbure est meilleure que celle des céramiques d'alumine pure à température ambiante ou à haute température. . Cet outil composite convient à l'ébauche et à la finition à grande vitesse de matériaux difficiles à usiner tels que la fonte résistante à l'usure, l'acier trempé et l'acier à haute résistance.

③Outil en céramique d'alumine trempée

Les outils en céramique d'alumine trempée font référence à l'ajout de matériaux de trempe ou de renforcement à la matrice d'alumine. Les méthodes de trempe couramment utilisées actuellement sont les suivantes : le durcissement par transformation de phase du Zr02, le durcissement par whisker et le durcissement par dispersion de particules de seconde phase.

2. L'industrie

Il existe actuellement de nombreux types de vannes industrielles. Les vannes couramment utilisées dans l'industrie de l'alumine sont les robinets à tournant conique, les robinets-vannes, les robinets à soupape, les robinets à tournant sphérique, etc.

Robinet à boisseau sphérique : La principale caractéristique du robinet à boisseau sphérique est sa structure compacte, son étanchéité fiable, sa structure simple et sa facilité d'entretien. La surface d'étanchéité et la surface sphérique sont toujours dans un état fermé, ce qui ne facilite pas l'érosion par le fluide. Il est facile à utiliser et à entretenir. Il convient aux milieux de travail généraux tels que l'eau, les solvants, les acides et le gaz naturel, mais également aux milieux présentant des conditions de travail difficiles, tels que l'oxygène, le peroxyde d'hydrogène, le méthane et l'éthylène, etc.

Robinet à soupape : Elle est largement utilisée dans l'exploitation des champs pétrolifères, le transport et l'équipement de raffinage, ainsi que dans les secteurs de la pétrochimie, de la chimie, du gaz, du gaz naturel, du gaz de pétrole liquéfié, du chauffage, de la ventilation et de la climatisation et dans l'industrie en général.

Robinet-vanne, vanne d'arrêt : ils peuvent être largement utilisés comme dispositifs de régulation et d'interception sur les canalisations d'eau potable, d'eaux usées, de construction, de pétrole, d'industrie chimique, d'alimentation, de médecine, de textile, d'énergie électrique, de construction navale, de métallurgie, de système énergétique, etc.

3. Électronique et électricité

Dans le domaine de l'électronique et de l'électricité, il existe différentes plaques de base en céramique d'alumine, des substrats, des membranes céramiques, des céramiques transparentes, ainsi que diverses céramiques d'isolation électrique, des matériaux électroniques, des matériaux magnétiques, etc. parmi lesquels les céramiques transparentes d'alumine et les substrats sont les plus utilisés.

4. Industrie chimique

Dans les applications chimiques, les céramiques d'alumine ont également un large éventail d'utilisations, telles que les billes de remplissage chimique en céramique d'alumine, les membranes de microfiltration inorganiques et les revêtements résistants à la corrosion. Les membranes et les revêtements en céramique d'alumine sont les plus étudiés et les plus utilisés.

①Membrane en céramique d'alumine :

Les membranes se divisent en membranes polymères organiques et en membranes inorganiques. Depuis les années 1980, la recherche et le développement des membranes en céramique d'alumine, en particulier des membranes en céramique d'alumine poreuse, se sont considérablement améliorés. Elle occupe une place importante. Les membranes en céramique d'alumine ont un grand nombre d'applications dans la purification de l'eau industrielle, le dessalement de l'eau de mer, la séparation des gaz et les réactions catalytiques. C'est pourquoi les membranes céramiques inorganiques font l'objet d'une attention croissante de la part des cercles scientifiques et technologiques et de l'industrie.

②Couche d'alumine :

Le matériau en alliage de titane est fortement oxydé à haute température. Afin d'améliorer ses performances, un revêtement d'oxyde d'aluminium peut être appliqué sur la surface de l'alliage de titane, ce qui peut également améliorer la résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation à haute température de l'alliage de titane.

5. Aspects médicaux

En médecine, l'alumine est davantage utilisée pour fabriquer des os artificiels, des articulations artificielles, des dents artificielles, etc. Les céramiques d'alumine présentent une excellente biocompatibilité, une inertie biologique, une stabilité physique et chimique, une dureté et une résistance à l'usure élevées, et sont des matériaux idéaux pour la préparation d'os artificiels et d'articulations artificielles. Mais elles présentent les mêmes défauts que les autres matériaux céramiques, tels qu'une grande fragilité, une faible résistance à la rupture, une grande difficulté d'usinage et une technologie complexe, de sorte qu'il est nécessaire de poursuivre les recherches et les applications.

6. Céramique architecturale et sanitaire

Dans le domaine de la céramique sanitaire, les produits en céramique d'alumine sont omniprésents : briques de revêtement en céramique d'alumine, matériaux de broyage, bâtonnets, tubes de protection en céramique et matériaux réfractaires en alumine. Parmi ces produits, les billes d'alumine sont les plus utilisées. Les billes d'alumine présentent les caractéristiques suivantes : dureté appropriée, densité modérée, résistance à l'usure, résistance à la corrosion et faible prix. Par conséquent, la plupart des matières premières pour les céramiques de construction et sanitaires sont traitées avec des billes d'alumine.

7. Autres aspects

La céramique d'alumine est actuellement l'un des matériaux les plus étudiés et les plus largement utilisés parmi les nouveaux matériaux. Outre les applications susmentionnées, elle est également largement utilisée dans d'autres domaines de haute technologie, tels que l'aérospatiale, les fours industriels à haute température, le renforcement des composites, etc.

①Aérospatiale

Les fibres à base d'alumine sont largement utilisées dans l'aérospatiale, où elles présentent une grande solidité, une résistance aux températures élevées, une résistance à l'oxydation, une résistance à la corrosion et bien d'autres propriétés. L'alumine peut être transformée en fibres résistantes à la chaleur à haute température et utilisée dans les tuiles d'isolation et les matériaux d'isolation flexibles des navettes spatiales. En outre, la fibre d'alumine peut également être utilisée pour renforcer les matériaux composites à base de métal et de céramique, et est largement utilisée dans les tuyères des jets supersoniques et les joints des moteurs de fusée.

②Four industriel à haute température

Dans le domaine des fours industriels à haute température, les matériaux à fibres courtes à base d'alumine sont principalement utilisés comme matériaux réfractaires et de préservation de la chaleur, car ils présentent les avantages d'une faible densité, d'une bonne isolation thermique et d'une faible capacité calorifique. Ces avantages permettent non seulement de réduire le poids du four à haute température, mais aussi de contrôler la température du four à haute température avec précision, et donc d'économiser de l'énergie.

③Renforcement composite

Les composites à matrice métallique renforcée par des fibres d'alumine présentent les caractéristiques suivantes : bonnes propriétés mécaniques, résistance élevée à l'usure, faible coefficient de dilatation et grande dureté. Cela est dû à la bonne mouillabilité et à la faible réaction de l'interface entre la fibre d'alumine et la matrice métallique. Ces matériaux ont été utilisés dans la fabrication de pistons automobiles et d'aubes de compresseurs d'air. La fibre d'alumine a également une bonne liaison avec la résine, de sorte qu'elle peut être préparée en matériau composite alumine/résine, qui présente les caractéristiques d'une grande élasticité et d'une grande dureté, et peut être utilisé dans les industries de fabrication d'équipements sportifs tels que les cannes à pêche, les clubs de golf, les skis, les raquettes de tennis, etc.