ما هو أكسيد الألومنيوم المندمج بالزركونيا؟
أكسيد الألومنيوم المندمج بالزركونيا (ZFA) عبارة عن حبيبات كاشطة صناعية عالية الأداء يتم إنتاجها عن طريق دمج خليط من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) والزركونيا (ZrO₂) في فرن قوس كهربائي عند درجات حرارة تزيد عن 2000 درجة مئوية.
إنه ليس خليطًا بسيطًا، بل بنية مركبة يوتكتيكية فريدة . هذا يعني أن الألومينا المنصهرة والزركونيا تبردان وتتصلبان معًا، مشكلتين بنية مجهرية دقيقة متشابكة، حيث تتحد المادتان بشكل وثيق. هذه البنية هي سر خصائصه الفائقة.
تحتوي الدرجة الأكثر شيوعًا على ما يقرب من 25٪ من الزركونيا و 75٪ من الألومينا ، وهي التركيبة المثالية للتفاعل الأيوتكتيكي وأفضل الخصائص الميكانيكية.
| التحليل الكيميائي النموذجي | الخصائص الفيزيائية النموذجية | ||
| كربيد السيليكون | ≥98% | صلابة: | موهس: 9.15 |
| ثاني أكسيد السيليكون | ≤1% | نقطة الانصهار: | سامية عند 2250 درجة مئوية |
| H2O3 | ≤0.5% | أقصى درجة حرارة للخدمة: | 1900 درجة مئوية |
| Fe2O3 | ≤0.3% | الثقل النوعي: | 3.2-3.45 جم/سم3 |
| نادي كرة القدم | ≤0.3% | الكثافة الظاهرية (LPD): | 1.2-1.6 جم/سم3 |
| المحتوى المغناطيسي | ≤0.02% | لون: | أسود |
| شكل الجسيم: | سداسي | ||
كيف يتم تصنيعه؟
عملية التصنيع مهمة للغاية:
-
المواد الخام: يتم استخدام أكسيد الألومنيوم عالي النقاء (غالباً من البوكسيت) وسيليكات الزركونيوم (ZrSiO₄، رمل الزركون) كمواد خام أساسية.
-
الاندماج: تُحمَّل المواد في فرن قوس كهربائي. يُولِّد تيار كهربائي قوي قوسًا حراريًا تتجاوز درجة حرارته 2000 درجة مئوية، مما يُذيب الدفعة تمامًا.
-
التبريد والتصلب: تُبرَّد المادة المنصهرة في ظروف مُتحكَّم فيها. خلال هذا التبريد، تتشكل بنية يوتكتيكية فريدة . في هذه البنية، تتوزَّع صفائح الزركونيا الدقيقة للغاية بالتساوي داخل مصفوفة الألومينا.
-
السحق والتحجيم: يتم بعد ذلك سحق السبائك الصلبة الكبيرة الناتجة، وطحنها، وغربلتها بدقة إلى أحجام حبيبات مختلفة وفقًا لتطبيقها المقصود.
الخصائص الرئيسية
| ملكية | وصف | لماذا هذا مهم |
|---|---|---|
| صلابة عالية | هذه هي ميزته المميزة. تعمل صفائح الزركونيا الدقيقة كحواجز، مما يمنع انتشار الشقوق عبر مصفوفة الألومينا. | تتمتع الحبوب بمقاومة أكبر للكسر تحت الضغط الشديد، مما يؤدي إلى كاشط يدوم لفترة أطول. |
| شحذ ذاتي | مع تآكل الأداة الكاشطة، تساعد صفائح الزركونيا على كسر الحبوب على المستوى المجهري، مما يؤدي إلى كشف حواف قطع حادة جديدة باستمرار. | يحافظ على معدل قطع ثابت ولا يصبح باهتًا أو “متجمدًا” بسرعة مثل المواد الكاشطة الأخرى. |
| قوة عالية | يوفر الهيكل الأيوتكتيكي المتشابك قوة ميكانيكية ممتازة. | يمكنه تحمل القوى العالية التي تواجهها عمليات الطحن والقطع الشاقة. |
| صلابة جيدة | على الرغم من أنها ليست صلبة مثل أكسيد الألومنيوم النقي أو كربيد السيليكون، إلا أن مزيجها من الصلابة والقوة الشديدة هو ما يجعلها فعالة للغاية. | يمكنه قطع المعادن الصلبة بكفاءة. |
التطبيقات
أكسيد الألومنيوم المندمج بالزركونيا هو مادة كاشطة عالية الجودة تم اختيارها للتطبيقات الأكثر تطلبًا، وخاصة في مجال تشغيل المعادن.
-
الأدوات الكاشطة:
-
عجلات القطع المعززة: يُعد هذا تطبيقًا رئيسيًا. تتيح متانتها قطعًا سريعًا ومتينًا لقضبان الفولاذ، والقضبان المعدنية، وغيرها من المواد عالية المقاومة للشد.
-
عجلات الطحن: تستخدم في عمليات الطحن الشاقة، والتكسير (إزالة العيوب من المسبوكات)، وتجهيز الكتل والألواح الفولاذية.
-
المواد الكاشطة المطلية: تستخدم في أحزمة وأقراص الصنفرة عالية الأداء للمعادن والخشب، حيث تكون هناك حاجة إلى عمر طويل وقطع عدواني.
-
-
التفجير وتحضير السطح:
-
يتم استخدامه كوسيلة تفجير قابلة لإعادة التدوير للتنظيف الشاق وإزالة النتوءات وإنشاء شكل سطحي على الفولاذ (على سبيل المثال، في بناء السفن وأعمال الفولاذ الهيكلية).
-
-
المواد المقاومة للحرارة:
-
إن مقاومتها لدرجات الحرارة العالية ومتانتها تجعلها مادة ممتازة للطوب المصبوب عالي الأداء والطوب المستخدم في الأفران والمواقد.
-
