Céramiques à base d'alumineont un point de fusion élevé, une résistance élevée, une résistance à l'usure, une résistance à la corrosion et d'autres propriétés. Ils sont largement utilisés dans la métallurgie, les machines, l’aviation, l’aérospatiale et d’autres domaines. Cependant, la résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3 est médiocre. Le taux de rétention de résistance du matériau après un seul choc thermique d'une différence de température de 300 ℃ n'est que d'environ 22 %, ce qui limite son champ d'application. Dans les applications pratiques, la résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3 joue un rôle décisif.
Facteurs affectant la résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3
Les facteurs affectant la résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3 sont principalement les caractéristiques de la microstructure, les états de surface et les dimensions géométriques des céramiques.
1. Influence de la microstructure céramique Al2O3
Les caractéristiques de microstructure de la céramique Al2O3, telles que la taille des grains, les microfissures, la porosité et la répartition des pores, auront une influence importante sur sa résistance aux chocs thermiques. En prenant comme exemple la granulométrie, pour les céramiques Al2O3 à haute densité, les céramiques Al2O3 à grains fins dans une petite plage de grains ont une meilleure résistance aux chocs thermiques ; les céramiques Al2O3 à gros grains dans une large gamme de grains ont une meilleure résistance aux chocs thermiques. À l’heure actuelle, les chercheurs estiment que 10 µm constitue la limite entre les grains grossiers et fins d’Al2O3.
De plus, la répartition non uniforme des pores danscéramique d'aluminea une plus grande réduction de la résistance et du module d'Young de la céramique que l'effet provoqué par la répartition uniforme des pores dans la céramique. Les microfissures dans les céramiques elles-mêmes ne provoquent pas toujours immédiatement une rupture du matériau dans un environnement de choc thermique, qui est souvent provoquée par la suppression du noyau de fissure par choc thermique au niveau des pores. La présence d'une quantité appropriée de microfissures peut améliorer la ténacité de la céramique grâce au mécanisme de trempe des microfissures, améliorant ainsi la résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3.
2. Influence des conditions de surface
Les céramiques Al2O3 doivent généralement être traitées avec certaines méthodes de traitement mécanique avant utilisation, telles que le meulage, le polissage, le fraisage, etc., ce qui entraîne des modifications de la rugosité de la surface. La résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3 après meulage et polissage a été étudiée. Les résultats ont montré que les céramiques Al2O3 après broyage présentaient une meilleure résistance aux chocs thermiques. La différence critique de température de choc thermique des céramiques Al2O3 après meulage et polissage était respectivement de 235 ℃ et 185 ℃. En effet, la densité initiale de défauts plus élevée sur la surface de meulage permet à l'énergie élastique générée par le choc thermique d'être répartie sur davantage de fissures, et l'extension de chaque fissure est relativement faible.
3. Effet des dimensions géométriques
La résistance aux chocs thermiques des céramiques Al2O3 est également affectée par les dimensions géométriques de la céramique. Généralement, la réduction de l'épaisseur de la céramique peut augmenter la différence critique de température de choc thermique de la céramique, qui est principalement due à l'impulsion de flexion interne générée par la contrainte de flexion.
