为工程师、采购人员和设计团队提供了权威而易读的指南。.
当你拿着两块相同的陶瓷材料时,会发现其中一块明显要重一些,这反映了材料的密度--一种影响强度、热性能、可加工性以及最终部件选择的基本属性。.
我们通过简单的实验比较了等体积陶瓷材料的重量,解释了它们之间的差异,并告诉您如何在为设备元件选择材料时应用这些见解。.
测试摘要
样品几何形状:9 × 9 × 9 毫米块
材料Macor、氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化锆
报告测量值(仅供参考)
| 材料 | 测量重量 | 报告密度 |
| 马科 | 1.8 g | 2.52 克/立方厘米 |
| 氧化铝(Al₂O₃) | 2.8 g | 3.93 克/立方厘米 |
| 氮化铝(AlN) | 2.4 g | 3.34 克/立方厘米 |
| 碳化硅 (SiC) | 2.2 g | 3.15 克/立方厘米 |
| 氧化锆 (ZrO₂) | 4.4 g | 6.02 克/立方厘米 |
密度不仅仅是重量
密度反映了原子或分子的复杂性,以及材料是完全致密还是含有微孔。密度越高,弹性模量越大,惯性质量越大,强度越高 (但这并不是绝对的,微观结构和韧性也很重要).密度较低表明存在人为孔隙(例如烧结不完全,从而降低了材料强度)。.
氧化锆 (ZrO₂) - 密度最高. .常用于对韧性和耐磨性要求较高的场合(如轴承、医疗植入物)。高密度也会增加质量和惯性。.
氧化铝(Al₂O₃) - 密度大,强度高;常用于结构电气绝缘体和耐磨部件。.
AlN - 密度适中,但具有出色的导热性(良好的传热性和电气绝缘性)。.
SiC - 通常非常坚硬和耐磨;密度因加工工艺而异(多孔碳化硅可能更轻)。.
马科 - 重量轻,易于加工; 密度较低使其更容易成型和敲击,但机械强度低于致密氧化物陶瓷。.
对设计和采购的实际影响
既然我们已经获得了这些结果,那么如何将这些见解应用到实际应用中呢?
对于 质量敏感应用 如 航天选择 低密度陶瓷 - 但要仔细研究 强度要求.
致密陶瓷 如 氧化锆 和 高纯氧化铝)的性能优于低密度材料 形变 和 磨损测试. .因此,对于 对冲击或断裂敏感的应用, 断裂韧性 和 密度 是决定性因素。.
密度 也与 热容 并影响 热惯性. .对于需要 热传递, 考虑使用以下材料 卓越的导热性, 而不仅仅是密度。.
对于 可加工性 和 原型, 低密度 Macor 机加工陶瓷 是理想的,使 快速成型 更容易 后处理 (攻丝、钻孔)。然而,它们 不适合需要高强度和热性能的应用.