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。事實上，由于氧化鋁陶瓷的硬度極高，因此只能通過金剛石研磨來成型。

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。標準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。然后過濾所得溶液以去除雜質(zhì)，使氧化鋁沉淀。最后，對沉淀物進行清洗和加熱以除去殘留水分。

要達到超高純度水平，例如5N高純氧化鋁（純度≥99.999%），需要比拜耳法更先進的精煉工藝。這對于用于技術(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，技術(shù)陶瓷就可以采用先進的制造技術(shù)進行加工，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。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硬的材料之一，莫氏硬度高達9。這種高硬度對于需要承受極端機械應(yīng)力的材料至關(guān)重要。與金屬在高溫下通常會失去強度不同，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、閥門和轉(zhuǎn)子等耐磨部件得益于氧化鋁能夠承受長期使用而不會出現(xiàn)明顯磨損的特性。

氧化鋁的強度和硬度會隨著純度的提高而進一步提升。然而，高純度氧化鋁（純度>99.99%）的機械性能顯著提升，使其能夠適應(yīng)最嚴苛的環(huán)境，并在航空航天、電子和工業(yè)機械等應(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，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，其熱阻率會降低，從而使熱量更容易流動。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高達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。

*高介電強度

高純度氧化鋁還具有高介電強度，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度和電絕緣性能對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）的部件來說，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，而這些壓力因素會迅速降解其他材料。