Como podemos superar a fragilidade inerente à metalização em materiais de alumina usando métodos de reforço e tenacidade?

O endurecimento por dispersão é uma das estratégias mais simples e amplamente utilizadas, dividida principalmente em reforço de partículas rígidas e reforço de partículas dúcteis. Adicionar pós não{1}}metálicos, como TiC e SiC com alto módulo de elasticidade à matriz, pode melhorar significativamente a tenacidade à fratura em alta-temperatura da cerâmica composta; enquanto a introdução de partículas metálicas como Cr e Ni pode dissipar energia através de mecanismos como deformação plástica, ponte de fissuras e deflexão, melhorando assim a resistência à flexão do material. Esta otimização da microestrutura tem um significado orientador direto para melhorar a confiabilidade mecânica de caixas de relés de cerâmica metalizada de alta temperatura.

O endurecimento em camadas é inspirado na microestrutura das conchas da natureza. Ao construir múltiplas camadas de materiais com diferentes módulos elásticos e coeficientes de expansão linear dentro da matriz cerâmica, numerosas interfaces fracas perpendiculares à tensão podem ser formadas internamente. Quando sujeito a cargas externas, a propagação de fissuras entre essas interfaces fracas envolve repetidas pontes e deflexões, aumentando enormemente a sensibilidade do material a defeitos. Este princípio também é aplicável ao projeto de envelopes cerâmicos complexos de relé de alumina para automóveis elétricos para suportar vibrações e impactos complexos durante a operação do veículo.

A tecnologia de auto{0}endurecimento usa processos compostos in{1}}in situ para produzir grãos em formato de bastão-ou de agulha-com grandes proporções dentro da matriz. Este método elimina efetivamente a incompatibilidade físico-química entre a fase matriz e a fase de reforço, garantindo a estabilidade termodinâmica. Para componentes estruturais que exigem desempenho extremo, como a carcaça de cerâmica de alumina EV, a tecnologia de auto{6}endurecimento garante que o material mantenha excelente resistência geral e resistência a trincas sob condições extremas.

O endurecimento por microfissuras utiliza incompatibilidade de expansão térmica ou transformação de fase para induzir microfissuras, dispersando e absorvendo energia na ponta da trinca. No sistema Al2O3 temperado com ZrO2-, devido à diferença nos coeficientes de expansão entre as partículas e a matriz, o caminho de propagação da trinca é forçado a se alongar, aumentando significativamente a resistência à fratura. Este mecanismo é fundamental para a fabricação de caixas de relé de cerâmica de alumina EV de alto desempenho, evitando efetivamente fraturas quebradiças repentinas sob alta pressão.

Entre todos os métodos de endurecimento, o endurecimento por whisker (fibra) é o mais eficaz. Bigodes adicionados externamente ou{1}}cultivados in-situ não apenas compartilham a carga externa, mas também dissipam uma grande quantidade de energia externa por meio de pontes de fissuras, deflexão e efeitos de extração-. Esse projeto estrutural de alta-resistência atende perfeitamente aos rigorosos requisitos do contator cerâmico CC de alta tensão com caixa de alumina de relé EV para resistir à erosão do arco e à fadiga mecânica.