آلومینای فیوزد زیرکونیا چیست؟
آلومینای ذوبشده زیرکونیا (ZFA) یک دانه ساینده مصنوعی با کارایی بالا است که با ذوب مخلوطی از آلومینا (Al₂O₃) و زیرکونیا (ZrO₂) در کوره قوس الکتریکی در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد تولید میشود.
این یک مخلوط ساده نیست، بلکه یک ساختار کامپوزیتی یوتکتیک منحصر به فرد است. این بدان معناست که آلومینا و زیرکونیای مذاب با هم سرد و جامد میشوند و یک ریزساختار ریز و در هم تنیده تشکیل میدهند که در آن دو ماده کاملاً با هم ترکیب شدهاند. این ساختار کلید خواص برتر آن است.
رایجترین گرید حاوی تقریباً ۲۵٪ زیرکونیا و ۷۵٪ آلومینا است که ترکیب بهینه برای واکنش یوتکتیک و بهترین خواص مکانیکی است.
| آنالیز شیمیایی معمول | خواص فیزیکی معمول | ||
| سی سی | ≥۹۸٪ | سختی: | موهس: ۹.۱۵ |
| سی او۲ | ≤1٪ | نقطه ذوب: | عالی در دمای ۲۲۵۰ درجه سانتیگراد |
| آب2O3 | ≤0.5٪ | حداکثر دمای سرویس: | ۱۹۰۰℃ |
| Fe2O3 | ≤0.3٪ | وزن مخصوص: | ۳.۲-۳.۴۵ گرم بر سانتیمتر مکعب |
| اف سی | ≤0.3٪ | چگالی فله (LPD): | ۱.۲-۱.۶ گرم بر سانتیمتر مکعب |
| محتوای مغناطیسی | ≤0.02٪ | رنگ: | سیاه |
| شکل ذرات: | شش ضلعی | ||
چگونه ساخته میشود؟
فرآیند تولید بسیار مهم است:
-
مواد اولیه: آلومینای با خلوص بالا (اغلب از بوکسیت) و سیلیکات زیرکونیوم (ZrSiO₄، ماسه زیرکن) به عنوان مواد اولیه اصلی استفاده میشوند.
-
ذوب: مواد در یک کوره قوس الکتریکی بارگذاری میشوند. یک جریان الکتریکی قوی قوسی با دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد ایجاد میکند و مواد را به طور کامل ذوب میکند.
-
خنکسازی و انجماد: ماده مذاب تحت شرایط کنترلشده خنک میشود. در طول این خنکسازی است که ساختار یوتکتیک منحصر به فرد تشکیل میشود. در این ساختار، پلاکتهای بسیار ریز زیرکونیا به طور یکنواخت در یک ماتریس آلومینا پراکنده شدهاند.
-
خردایش و دانهبندی: شمش بزرگ و جامد حاصل، سپس خرد، آسیاب و با دقت به اندازههای مختلف دانهبندی، مطابق با کاربرد مورد نظر، غربال میشود.
ویژگیهای کلیدی
| ملک | توضیحات | چرا مهم است؟ |
|---|---|---|
| چقرمگی بالا | این ویژگی برجسته آن است. صفحات ریز زیرکونیا به عنوان مانع عمل میکنند و مانع از انتشار ترکها در ماتریس آلومینا میشوند. | این دانه در برابر شکستگی تحت فشار سنگین بسیار مقاومتر است و منجر به سایندهای با دوام بیشتر میشود. |
| خود تیز شونده | با ساییده شدن ابزار ساینده، صفحات زیرکونیا به شکستگی دانهها به صورت میکروسطحی کمک میکنند و دائماً لبههای برش جدید و تیزی را در معرض دید قرار میدهند. | سرعت برش ثابتی را حفظ میکند و به سرعت سایر سایندهها کدر یا “لعابدار” نمیشود. |
| استحکام بالا | ساختار یوتکتیک در هم تنیده، استحکام مکانیکی عالی را فراهم میکند. | میتواند نیروهای زیادی را که در عملیات سنگزنی و برش سنگین با آن مواجه میشوند، تحمل کند. |
| سختی خوب | اگرچه به سختی آلومینای خالص یا کاربید سیلیکون نیست، اما ترکیبی از سختی و چقرمگی شدید، آن را بسیار مؤثر میکند. | میتواند فلزات سخت را به طور موثری برش دهد. |
کاربردها
زیرکونیا فیوزد آلومینا یک ساینده مرغوب است که برای سختترین کاربردها، عمدتاً در فلزکاری، انتخاب شده است.
-
ابزارهای ساینده:
-
چرخهای برش تقویتشده: این یک کاربرد عمده است. استحکام آن امکان برش سریع و بادوام میلههای فولادی، مفتولها و سایر مواد با مقاومت کششی بالا را فراهم میکند.
-
چرخهای سنگزنی: برای سنگزنی سنگین، تراشیدن (حذف عیوب از قطعات ریختهگری شده) و آمادهسازی شمشها و صفحات فولادی استفاده میشود.
-
سایندههای روکشدار: در تسمهها و دیسکهای سنبادهزنی با کارایی بالا برای فلز و چوب، جایی که به طول عمر بالا و برش تهاجمی نیاز است، استفاده میشوند.
-
-
سندبلاست و آماده سازی سطح:
-
به عنوان یک ماده قابل بازیافت برای سندبلاست جهت تمیزکاری سنگین، پلیسهگیری و ایجاد پروفیل سطحی روی فولاد (به عنوان مثال، در کشتیسازی، کارهای سازههای فولادی) استفاده میشود.
-
-
نسوزها:
-
مقاومت دمایی بالا و چقرمگی آن، آن را به یک سنگدانه عالی برای جرمهای ریختنی نسوز با کارایی بالا و آجرهای مورد استفاده در کورهها و تنورها تبدیل کرده است.
-
