چرا اجزای سرامیکی Al2O3 در طول تغییرات سریع دما ترک می‌خورند؟

ترک‌هایی که فقط پس از چرخه کوره ظاهر می‌شوند به ندرت نقص تولیدی هستند. در اکثر خرابی‌های میدانی، قطعه سرامیکی Al2O3 سالم در زمان تحویل بوده و به دلیل تجاوز بار حرارتی از حد مقاومت در برابر شوک حرارتی آن ترک خورده است. درک مقاومت در برابر شوک حرارتی در سرامیک آلومینا تفاوت بین قطعه‌ای است که هزاران چرخه دوام می‌آورد و قطعه‌ای که در هفته اول از کار می‌افتد.سوال مشتری: "همان قطعه ترک می‌خورد، اما فقط گاهی اوقات"گزارش خطا تقریباً همیشه یکسان است: یک لوله کوره، قایق احتراق یا غلاف ترموکوپل ماه‌ها عملکرد مداوم را تحمل می‌کند، سپس در حین گرم شدن، سرد شدن یا تغییر بار جزئی می‌شکند. از آنجایی که قطعه در دمای اتاق خوب به نظر می‌رسد، خرابی به مواد نسبت داده می‌شود. در واقع، محرک یک گرادیان دما است - یک سطح سرامیک اکسید آلومینیوم سریعتر از سطح دیگر گرم یا سرد می‌شود و عدم تطابق باعث ایجاد تنش داخلی می‌شود.چرا شوک حرارتی باعث ترک خوردگی می‌شودسرامیک به صورت پلاستیکی تغییر شکل نمی‌دهد. هنگامی که تغییر دمای سریع یک گرادیان شیب‌دار ایجاد می‌کند، سطح داغ سعی در انبساط دارد در حالی که هسته خنک‌تر آن را مهار می‌کند و باعث ایجاد تنش کششی در سطح می‌شود. اگر این تنش از استحکام خمشی ماده فراتر رود، یک ترک شروع می‌شود - معمولاً در لبه، سوراخ یا تغییر مقطع، جایی که تنش متمرکز می‌شود. دو عامل خطر را کنترل می‌کنند: ضریب انبساط حرارتی (CTE) و سرعت دفع گرما توسط مقطع. CTE بالا و دیواره‌های ضخیم هر دو گرادیان را برای همان نرخ تغییر افزایش می‌دهند.راه حل مهندسیقسمت دیوار را تا حد امکان نازک و یکنواخت نگه دارید. از گوشه‌های داخلی تیز که تنش در آنها متمرکز می‌شود، اجتناب کنید.

نرخ گرمایش و سرمایش را کنترل کنید - یک شیب مرحله‌ای بسیار بهتر از باز کردن ناگهانی درب است.

از خاموش کردن قطعه با هوای سرد یا آب در حالی که سطح هنوز داغ است خودداری کنید.لوله‌های بلند را در طول خود پشتیبانی کنید تا رشد حرارتی مهار نشود.در مواردی که چرخه شدید است، از درجه CTE پایین‌تر استفاده کنید یا محتوای آلومینا را کمی کاهش دهید تا پنجره شوک باز شود.

کاربردها

این اصول برای لوله‌های کوره سرامیکی Al2O3 با دمای بالا، قایق‌های احتراق پایدار شیمیایی و لوله‌های محافظ ترموکوپل پایدار حرارتی - قطعاتی که بیشترین گرادیان را در کوره یا خط عملیات حرارتی می‌بینند - بیشترین اهمیت را دارند.

مشخصات حرارتی مرجع

• پارامتر
• مقدار
• مبنا
• محتوای آلومینا
• 99% Al2O3

(P)

حداکثر دمای پیوسته1700 درجه سانتیگراد(P)مقاومت در برابر شوک حرارتی200 درجه سانتیگراد دلتا(T)ضریب انبساط حرارتی

7.6 × 10-6/درجه سانتیگراد