Як ми можемо подолати притаманну крихкість металізації в глиноземних матеріалах за допомогою методів зміцнення та посилення?

Дисперсійне зміцнення є однією з найпростіших і найбільш широко використовуваних стратегій, яке в основному поділяється на зміцнення жорсткими частинками та зміцнення пластичними частинками. Додавання не-металевих порошків, таких як TiC і SiC з високим модулем пружності до матриці, може значно покращити високо{2}}температурну в’язкість композитної кераміки; тоді як введення металевих частинок, таких як Cr і Ni, може розсіювати енергію за допомогою таких механізмів, як пластична деформація, перекриття тріщин і прогин, тим самим покращуючи міцність матеріалу на вигин. Ця оптимізація мікроструктури має пряме керівне значення для підвищення механічної надійності високотемпературних металізованих керамічних корпусів реле.

Пошарове зміцнення навіяно мікроструктурою черепашок у природі. Побудувавши кілька шарів матеріалів з різними модулями пружності та коефіцієнтами лінійного розширення всередині керамічної матриці, всередині можна сформувати численні слабкі поверхні розділу, перпендикулярні напрузі. Під впливом зовнішніх навантажень поширення тріщин між цими слабкими межами розділу включає повторне перемикання та прогин, що значно підвищує чутливість матеріалу до дефектів. Цей принцип також застосовний до розробки складних керамічних оболонок реле з оксиду алюмінію для електричних автомобілів, щоб витримувати складні вібрації та удари під час експлуатації автомобіля.

Технологія самозміцнення використовує-композитні процеси на місці для вирощування зерен у формі стрижня-або голки-з великим співвідношенням сторін у матриці. Цей метод ефективно усуває фізико-хімічну несумісність між фазою матриці та фазою зміцнення, забезпечуючи термодинамічну стабільність. Для структурних компонентів, які вимагають надзвичайної продуктивності, як-от керамічний корпус із глинозему EV, технологія само-зміцнення гарантує, що матеріал зберігає відмінну загальну міцність і стійкість до розтріскування в екстремальних умовах.

Зміцнення мікротріщин використовує невідповідність теплового розширення або фазове перетворення, щоб викликати мікротріщини, розсіюючи та поглинаючи енергію на вершині тріщини. У загартованій системі ZrO2-Al2O3 через різницю в коефіцієнтах розширення між частинками та матрицею шлях поширення тріщини змушений подовжуватися, значно підвищуючи опір руйнуванню. Цей механізм є ключовим для виготовлення високоефективного керамічного корпусу реле EV з оксиду алюмінію, який ефективно запобігає раптовому крихкому руйнуванню під високим тиском.

Серед усіх методів зміцнення найефективнішим є загартування вусами (волокнами). Додані зовні або -вирощені на місці вуса не лише розподіляють зовнішнє навантаження, але й розсіюють велику кількість зовнішньої енергії через перекриття тріщин, відхилення та-виривання. Ця високо-структурна конструкція ідеально відповідає суворим вимогам високовольтного керамічного контактора постійного струму з глиноземним корпусом реле EV для стійкості до дугової ерозії та механічної втоми.