Hvad er molekylvægten af aluminiumoxid?

Aluminiumoxid (Al2O3) er et hvidt eller næsten farveløst krystallinsk stof, der bruges som råmateriale i aluminiumsmetallurgi, industriel keramik og kemisk forarbejdningsindustri. Fri aluminiumoxid forekommer også naturligt som mineralet korund eller ædelstenene rubin og safir.

Bayer-processen er den primære metode til fremstilling af aluminiumoxid i industriel skala. Afhængigt af det brændstof, der bruges under kalcineringen, varierer effekten på miljøindikatorer som eutrofiering af havet eller forsuring af landjorden.

1. Tæthed

Densitet, defineret som masse divideret med volumen, er en vigtig egenskab, der påvirker andre fysiske egenskaber som keramisk krympning under kalcinering og porøsitet. Densitet kan typisk rapporteres ved hjælp af SI-enheder som kilogram pr. kubikmeter eller cgs-enheder som gram pr. kubikcentimeter, men andre enheder kan også anvendes til rapporteringsformål.

Aluminia (også kaldet Alumina) kan identificeres ved sin kemiske formel Al2O3. Aluminiumoxid fremstår som et hvidt krystallinsk pulver og findes naturligt i bjergarter af både vulkansk og metamorf oprindelse, hvor det dannes som korundmineralaflejringer. Alumina bruges blandt andet som slibemiddel, ildfast materiale og råmateriale til avanceret keramikproduktion. Kronisk indånding af aluminiumoxidstøv kan forårsage lungeskader, mens det forbliver opløseligt i syrer, men er uopløseligt i vand. Surhedsgraden øges med surhedsgraden, men vand påvirker den ikke væsentligt.

2. Smeltepunkt

Smeltepunktet er den temperatur, hvor faste materialer overgår til flydende tilstand. Denne overgang sker på grund af de kræfter, der holder atomerne i et stof sammen; når temperaturen stiger, begynder disse kræfter at blive svagere, og partiklerne kan bevæge sig mere frit, hvilket i sidste ende fører til smeltning.

Aluminiums evne til at modstå høje temperaturer gør det ideelt til elektriske, kemiske og rumfartsapplikationer, samtidig med at det også bruges i slidstærke tekstilføringer, pumpekolber og sliskeforinger.

Molekylær dynamik (MD)-simuleringer og termodynamisk analyse blev anvendt til at undersøge effekten af størrelse på smeltepunkter for forskellige geometrier af aluminiumoxid-nanokrystaller. Resultaterne tyder ikke på noget signifikant fald i smeltepunktet for oxidlag, der dækker sfæriske aluminiumspartikler, sammenlignet med tidligere arbejder, der rapporterede signifikante sænkninger af plane aluminiumoxidfilms smeltepunkter.

3. Elektrisk ledningsevne

Aluminiumoxid (Al2O3) er en af verdens førende tekniske keramer. Det er let, duktilt og korrosionsbestandigt; desuden har det fremragende mekaniske egenskaber som styrke og sejhed til brug i skæreværktøjer og hjul, der er slidstærke.

Hvert aluminiumatom indeholder 13 elektroner, som ikke holdes fast af kernen, og som derfor kan bevæge sig frit inden i det, hvilket bidrager til dets elektriske ledningsevne.

Elektrisk ledningsevne kan måles ved at føre en kendt strøm gennem et materiale og måle dets spændingsfald; jo højere dets ledningsevne er, jo bedre leder det elektricitet. I dette studie undersøgte forskerne indflydelsen af relativt lave tilsætninger af MWCNT til gnistplasmasintrede Al2O3/SiC og Al2O3/ZrO2/MWCNT-kompositters elektriske ledningsevne; deres resultater viser, at MWCNT-tilsætning kan forbedre den betydeligt.

4. Termisk ledningsevne

Varmeledningsevne henviser til materialers evne til at overføre varme via konvektionsstrømme. Dens formål er afgørende for at evaluere og optimere termiske styringssystemer, forbedre energieffektiviteten, garantere sikkerheden, vejlede i materialevalgsprocesser og i sidste ende øge ydeevnen og bæredygtigheden i produkter og processer.

Aluminiumoxid (Al2O3) er et hvidt krystallinsk pulver, der opstår som et biprodukt ved elektrolytisk produktion af aluminiummetal. Al2O3 bruges primært som slibemiddel til slibning og skæring af metaller, men er også ofte en vigtig ingrediens i ildfaste materialer og keramiske produkter.

Varmpressede aluminiumoxid-grafen-kompositter udviser stærk mikrostrukturel anisotropi. Grafenflager fordelt vinkelret på presseretningen er til stede overalt, og deres varmeledningsevne (målt langs presseretningen) er meget lavere end ren aluminiumoxid (målt langs samme retning). Dette bekræfter grafens negative indvirkning på aluminiumoxidets varmeledningsevne.

5. Termisk stabilitet

Stabilitet af aluminiumoxid som energikompositmateriale

Øget viskositet i aluminiumoxid-suspensionen på grund af PVA med stigende pHIt kan forklares med flokkulering af faste partikler forårsaget af deres længere og mere udstrakte konformation på grund af mere dissocierede acetatgrupper på aluminiumoxid-overfladen ChargeI.

På TG/DSC-kurver under 400 grader viser vægttab på grund af aluminiumpulverreaktioner med inert gas en adiabatisk reaktion, før den pludselig stiger omkring 400-550 grader på grund af en AlF3-omdannelsesproces.

6. Modstandsdygtighed over for korrosion

Korrosionsbestandighed er en integreret egenskab ved ethvert metal eller keramik, der bruges til industrielle formål, da korrosionssvage dele hurtigt kan bryde sammen i barske arbejdsmiljøer og potentielt blive beskadiget, så de ikke kan repareres. Aluminiumoxidets korrosionsbestandighed afhænger i høj grad af dets fasesammensætning.

Aluminiums korrosionsbestandighed gør det så populært på tværs af mange industrier, hvilket forklarer dets oxidationsfænomen og efterfølgende udbredte anvendelse.

Sintring af aluminiumoxidmateriale med lavere mængder mullit 3Al2O32SiO2 kan forbedre dets korrosionsbestandighed, men det kan resultere i nedsat syrebestandighed. Ifølge røntgendiffraktionsanalyse afhænger effekten af at tilsætte forskellige koncentrationer af La2O3 på syreopløseligheden af korrosionstiden; en optimal mængde blev identificeret som 3 wt% La2O3.

7. Termisk stabilitet

Aluminiumoxidets termiske stabilitet er grundlæggende for dets ildfasthed og kemiske inerti i både reducerende og oxiderende miljøer, hvilket gør det muligt at bruge det i tekstilføringer, pumpekolber, sliskeforinger og udløbsåbninger. Desuden gør hårdheden, slidstyrken og den tætte dimensionelle tolerance aluminiumoxid ideelt til industrielle anvendelser som tekstilføringer, pumpekolber, sliskeforinger og udløbsåbninger.

I modsætning til andre oxidkeramiske materialer har aluminiumoxid flere metastabile faser ud over den termodynamisk stabile alfa-fase. Disse omfatter gamma-, delta-, theta- og eta-faserne, som har forskellige oxygen-subgitter i den ansigtscentrerede kubiske (fcc) krystalstruktur sammenlignet med alfa.

Radiomærkede 26Al-inhalationsstudier viste, at aluminiumoxid fungerede som et uopløseligt støv, hvor cirka 45 procent blev fjernet inden for en dag, og resten blev tilbage i længere tid. Dette tyder på, at det fungerer som et uopløseligt støv, da dets molekyler ikke let kan opløses i vand.

8. Hårdhed

Hårdheden af aluminiumoxid er en ekstremt vigtig egenskab, der bestemmer dets modstandsdygtighed over for fysiske slagskader. Alumina er et ekstremt hårdt materiale med en hårdhed på Mohs' skala på 9 og kan kun ridses af tilsvarende hårde materialer som f.eks. diamant.

Hårdhed i metaller afhænger af deres krystallinske struktur og kemiske sammensætning; specifikt hvordan atomer arrangerer sig i et legeringsgitter på atomart niveau.

Hårdheden af aluminiumoxid kan øges ved hjælp af forskellige produktionsmetoder såsom varmpresning, sintring i flydende fase, højtrykssintring, gnistplasmasintring, totrinssintring og totrinssintring. Desuden kan forskellige behandlinger som syrevask, overfladebehandling, slibning og syrevask anvendes til at øge hårdheden; men hårdheden vil stadig være bestemt af faktorer som agglomerering og hulrum i overfladelagene.

9. Termisk stabilitet

Aluminiumoxid har flere tiltalende egenskaber, såsom høj hårdhed, modstandsdygtighed over for slid og kemisk inerti, som gør det til et spændende materiale til brug i forskellige applikationer. Temperatur- og fugtighedsændringer kan dog ændre dets ydeevne betydeligt.

Aluminiumoxidets termiske stabilitet bestemmes af dets evne til at modstå oxidation og nedbrydning, partikelstørrelse og overfladekemi; doping med tin kan hjælpe med at stabilisere det yderligere for at reducere reaktiviteten og forbedre den termiske stabilitet.

Aluminiumoxid har flere vigtige fordele, når det bruges til isolering. Det kan modstå termiske chok og samtidig bevare den strukturelle integritet selv under barske miljøforhold, hvilket gør aluminiumoxid til et af de bedste materialer, der findes. Desuden kan dets mekaniske egenskaber som styrke og stivhed vurderes ved hjælp af et Alemnis in-situ nanoindentationsværktøj i et Zeiss LEO 1450 SEM til at udføre belastnings- og forskydningstest på individuelle pulverpartikler lavet af aluminiumoxidpulver.

10. Tæthed

Et materiales densitet er dets masse divideret med volumen. Denne egenskab er med til at bestemme dets styrke, elasticitet og modstandsdygtighed over for forskellige former for belastning og stress samt forudsige korrosionsbestandighed og termisk stabilitet.

Aluminiumoxid er meget modstandsdygtigt over for kemikalier, et ikke-reaktivt element, der forlænger udstyrets og komponenternes levetid. Slidstyrke og tæt dimensionstolerance gør aluminiumoxid til et populært valg til tekstilføringer, pumpestempler og foring af skakter.

Densiteten for avanceret keramik varierer fra 2,5 gram/cm3 for sintret siliciumcarbid til omkring 6 g/cm3 for magnesiastabiliseret zirconiumoxid, hvor aluminiumoxid typisk er en væsentlig del af denne keramik; densiteten øges afhængigt af dens renhedsgrad, da flere hulrum er lig med større densitet.