Предимства на топлопроводимостта на алуминия

Алуминиевият оксид (Al2O3) е един от най-разпространените оксидни керамични материали, който се отличава с превъзходни свойства, като механична якост, твърдост, огнеупорност, диелектрични свойства както при стайна, така и при повишена температура, и топлопроводимост.

Термично изотропната керамика е отличен избор на материал за изолационни приложения. Това означава, че нейната проводимост остава относително постоянна при различни ориентации на кристалите, което я прави подходяща за приложения, изискващи топлинно регулиране или защита от преки източници на топлина.

Алуминият е високотемпературен материал

Алуминият е изключителен високотемпературен материал с отлични електрически и топлинни свойства, което го прави изключително важен за много високотемпературни приложения, като например пещи, пещи и друго оборудване. Освен това алуминият издържа добре на корозия и химически атаки, което го прави подходящ за корозивни и горещи среди.

Химическата структура на алуминия му позволява да остане гъвкав при високи температури, което го прави подходящ за сложни индустриални процеси като производство, производство на енергия и научни изследвания. Алуминият е отличен заместител на стомана, хром и други метали и се отличава с изключителна твърдост, устойчивост на износване и топлопроводимост, които го правят отличен материал.

Бокситът може да бъде открит в няколко форми - от нативен боксит и латеритни находища до силикатните му форми в глинести минерали като гибсит и диаспор, или като находища във фелдшпати и кианитови находища.

Алуминият може лесно да се оформя в различни форми и размери за производство, като същевременно е отличен изолатор - което го прави идеален материал за използване при високи температури. Пръчките от алуминий могат да се изработват за рязане и шлифоване, докато топчетата могат да се използват за покрития или лабораторни изделия.

Въпреки че алуминиевият оксид има ниска електропроводимост, неговата точка на топене от приблизително 2 050 градуса по Целзий (3 700 градуса по Целзий) го прави подходящ за високотемпературни среди. Превъзходната здравина, устойчивостта на износване и електроизолационните свойства на алуминия също го правят ценен материал в керамичните продукти, произведени с него.

Това поведение може да се обясни с образуването на алфа-фаза алуминий по време на реакцията в твърдо състояние. Алфа-фазовият алуминиев оксид е сред най-здравите и най-твърдите оксидни керамики; с висока якост и изключителна твърдост (9 по скалата на Моос). Освен това неговата устойчивост на химически атаки го прави изключително желан.

Механичните свойства на алуминиевия оксид зависят в голяма степен от неговата микроструктура и количеството на съдържащия се в него рутил, като тези, които съдържат 10 тегловни процента, са най-силни поради образуването на АТ частици с по-големи зърна в композитите.

Той е изотропен

Алуминиевият оксид (алуминиев оксид) е изключително универсален керамичен материал с ниска електропроводимост, висока якост, изключителна твърдост и отлични термични свойства. Благодарение на своята обработваемост и устойчивост на корозия той е отличен материал за субстрати за производство на полупроводници, лазери, прецизна оптика, както и за разсейване на топлината в медицински устройства (сонди), като същевременно осигурява електрическа безопасност. Алуминиевият оксид намира широко приложение в аерокосмическата индустрия, ядрената енергетика, промишленото отопление и производството на уплътнители "стъкло-метал" за защита на горивните тръбопроводи от износване във въглищни електроцентрали.

Въпреки че алуминият има много положителни свойства, неговата здравина може да го направи податлив на счупване. Ето защо подобряването на издръжливостта на керамиката обикновено включва добавяне на дуктилна фаза, която разсейва напрежението и разпределя енергията на пукнатината по-равномерно - това обаче обикновено води до намаляване на якостта и твърдостта, както и до намаляване на експлоатационните характеристики при криогенни температури.

За да се отговори на тези предизвикателства, се създават нанокомпозити на основата на алуминиев оксид, за да се подобрят механичните му свойства и да се увеличи здравината му. Материалите за усилване, като титанов карбид (TiC), цирконий (ZrO2), силициев карбид (SiC) и въглеродни нанотръбички (CNTs), увеличават якостта на опън и здравината, както и топлопроводимостта на алуминия.

Да разберат, че топлопроводимостта на материалите варира в зависимост от температурата; по-високите температури водят до по-ниска топлопроводимост; по този начин изборът на подходящи материали за конкретни приложения се превръща в критична задача.

Алуминият е изключителен електрически изолатор и може да се използва като тунелна бариера в свръхпроводящи устройства, като например едноелектронни транзистори и свръхпроводящи квантови интерференчни устройства. Освен това покритията от алуминиев оксид са се оказали полезни за подобряване на работата на слънчевите клетки. Освен това алуминиевите плочки, използвани за защита от износване на тръбопроводите за пулверизирано гориво и димните газове във въглищните електроцентрали, са изработени от алуминий; тяхната издръжливост трябва да издържа на тежки химически среди за дългосрочна защита на уязвимите зони.

Той е добър проводник на топлина

Алуминият е отличен проводник на топлина и може да работи при високи температури, без да се поврежда, което го прави незаменим в много отрасли. Алуминиевите проводници използват алуминия за пренос на електроенергия. В производството на полупроводници той има сходна проводимост като медта, но тежи значително по-малко; освен това остава много стабилен при по-ниски температури, което го прави подходящ за криогенни приложения.

Алуминиевата керамика е отличен избор за електроизолационен материал поради способността си да издържа на високи напрежения и да се противопоставя на корозия в тежки условия. Освен това отличната им топлопроводимост помага да се поддържат схемите хладни - тази характеристика е особено важна в приложенията на електрониката и космическите технологии с висока плътност на мощността, които изискват ефективни решения за охлаждане.

Въпреки че алуминият се отличава с висока проводимост, той има един недостатък в сравнение с другите метали: В него се образува оксиден слой, който пречи на провеждането на електричество. Въпреки че този оксиден слой служи като естествена защита срещу корозия, той също така пречи на проводимостта. За щастие този слой може да бъде отстранен чрез абразия или химическа обработка и се получава алфа-алуминий, който има много желани качества: твърдост, топлопроводимост и химически атаки като флуороводородна киселина са само някои от примерите за тях.

Проводимостта на алуминиевия оксид варира в зависимост от състава и температурата му; по-високите класове обикновено имат по-добра проводимост в сравнение с по-ниските класове; алуминиевият оксид за медицински цели има проводимост в диапазона 26-30 W/mK, която се доближава до проводимостта на медта, но далеч не достига тази на среброто. Топлинната проводимост се увеличава с увеличаване на чистотата и фазовата стабилност на материала, а топлинната му изотропност осигурява значителни предимства пред материали като графита, които имат по-малко равномерна проводимост в различните ориентации на кристалите.

Алуминиевите влакна са изключителен материал, идеален за многобройни индустриални приложения. Със своята устойчивост на корозия и отлични електро- и топлоизолационни свойства алуминиевите влакна са отличен избор за армиране на бетон, електрическа изолация и топлинни щитове, износоустойчиви компоненти, както и за приложения, устойчиви на износване. Популярността на алуминиевите влакна трябва само да продължи да нараства през следващите години, тъй като те предлагат многобройни индустриални приложения.

Той е добър топлоизолатор

Алуминият е изключителен топлоизолатор, притежава висока механична якост, твърдост и устойчивост на корозия. Като такъв той е идеален материал за производство на износоустойчиви компоненти, а отличната му термична стабилност го прави подходящ за употреба в промишлеността, медицината и космонавтиката.

Алуминиевият оксид (алуминиев оксид) е универсален технически керамичен материал с многобройни приложения. Обикновено се подразделя според съдържанието на алуминий и степента на чистота - материалите с по-висока чистота обикновено показват по-добри характеристики.

Топлопроводимостта на алуминиевия оксид се определя от неговата кристална структура, плътност, порьозност и фазова трансформация по време на синтероване. Топлопроводимостта се увеличава с увеличаване на чистотата, като същевременно намалява с температурата; електрическите му свойства и коефициентът на диелектрични загуби се подобряват с по-нататъшното увеличаване на чистотата, както и свойствата му за устойчивост на износване и ерозия.

Алуминиевият оксид с висока чистота предлага подобрени свойства на електро- и топлопроводимост поради по-ниската си g-фазова фракция и нива на порьозност, както и по-голяма устойчивост на фазова трансформация по време на синтероване, което го прави подходящ за различни среди и е високообработваем керамичен материал.

CoorsTek е разработила над сто специално пригодени композиции от алуминиев оксид, специално пригодени за специфични приложения, със съдържание на алуминиев оксид 80-98% или по-високо и микроструктури, пригодени да отговарят на изискванията на специфични среди.

Освен от физичните си свойства, топлопроводимостта на алуминия зависи и от размера и температурата му. Алуминият с по-големи кристали обикновено има по-ниска топлопроводимост от този с по-малки, тъй като по-плътно опакованите частици увеличават плътността си, което води до по-добра топлопроводимост.

Обикновено алуминият се произвежда като материал с бял цвят, но цветът му варира в зависимост от суровините и условията на синтероване. Алуминият може да се формира чрез инжекционно формоване, щамповане, изостатично пресоване или техники за леене с приплъзване и изработване с помощта на усъвършенствани техники за зелена и бисквитена обработка; освен това той може да се съединява с метали и керамика чрез методи за спояване и метализиране.