Jak můžeme překonat inherentní křehkost pokovování v materiálech oxidu hlinitého pomocí metod zpevňování a houževnatění?

Disperzní zpevnění je jednou z nejjednodušších a nejpoužívanějších strategií, která se dělí hlavně na zpevňování tuhými částicemi a zpevňování tvárnými částicemi. Přidání ne-kovových prášků, jako jsou TiC a SiC s vysokým modulem pružnosti do matrice, může výrazně zlepšit lomovou houževnatost kompozitní keramiky při vysokých-teplotách; zatímco zavádění kovových částic, jako je Cr a Ni, může rozptýlit energii prostřednictvím mechanismů, jako je plastická deformace, přemostění trhlin a průhyb, čímž se zlepší pevnost materiálu v ohybu. Tato optimalizace mikrostruktury má přímý hlavní význam pro zlepšení mechanické spolehlivosti vysokoteplotních pokovených keramických reléových pouzder.

Vrstvené zpevnění je inspirováno mikrostrukturou mušlí v přírodě. Konstruováním více vrstev materiálů s různými moduly pružnosti a koeficienty lineární roztažnosti v keramické matrici lze uvnitř vytvořit četná slabá rozhraní kolmá na napětí. Při vystavení vnějšímu zatížení zahrnuje šíření trhlin mezi těmito slabými rozhraními opakované přemostění a průhyb, což značně zvyšuje citlivost materiálu na vady. Tento princip je také použitelný pro navrhování komplexních hliníkových reléových keramických obálek pro elektrické automobily, aby vydržely složité vibrace a nárazy během provozu vozidla.

Samo{0}}tuhnoucí technologie využívá -kompozitní procesy in situ k růstu tyčovitých-nebo jehlovitých- zrn s velkými poměry stran v matrici. Tato metoda účinně eliminuje fyzikálně-chemickou nekompatibilitu mezi fází matrice a vyztužující fází a zajišťuje termodynamickou stabilitu. U konstrukčních součástí vyžadujících extrémní výkon, jako je keramické pouzdro EV Alumina, zajišťuje samotuhnoucí technologie, že si materiál zachovává vynikající celkovou pevnost a odolnost proti praskání za extrémních podmínek.

Vytvrzování mikrotrhlin využívá nesoulad tepelné expanze nebo fázovou transformaci k vyvolání mikrotrhlin, rozptýlení a absorbování energie na špičce trhliny. V systému ZrO2-tvrzený Al2O3 je v důsledku rozdílu v expanzních koeficientech mezi částicemi a matricí nucena prodlužovat dráha šíření trhliny, což výrazně zvyšuje odolnost proti lomu. Tento mechanismus je klíčový pro výrobu vysoce výkonného keramického reléového pouzdra EV Alumina, které účinně brání náhlému křehkému lomu pod vysokým tlakem.

Ze všech metod kalení je nejúčinnější zpevnění whiskerem (vláknem). Externě přidané nebo in situ pěstované vousy nejen sdílejí vnější zátěž, ale také rozptylují velké množství vnější energie prostřednictvím přemosťování trhlin, vychylování a vytahování-efektů. Toto vysoce pevné konstrukční provedení dokonale splňuje přísné požadavky vysokonapěťového stejnosměrného keramického stykače s keramickým keramickým pouzdrem EV Relay Alumina, aby odolalo erozi obloukem a mechanické únavě.