Comment pouvons-nous surmonter la fragilité inhérente à la métallisation des matériaux alumineux en utilisant des méthodes de renforcement et de trempe ?

Le renforcement par dispersion est l’une des stratégies les plus simples et les plus largement utilisées, principalement divisée en renforcement des particules rigides et renforcement des particules ductiles. L'ajout de poudres non métalliques telles que TiC et SiC à module d'élasticité élevé à la matrice peut améliorer considérablement la ténacité à la rupture à haute température des céramiques composites ; tandis que l'introduction de particules métalliques telles que Cr et Ni peut dissiper l'énergie via des mécanismes tels que la déformation plastique, le pontage des fissures et la déflexion, améliorant ainsi la résistance à la flexion du matériau. Cette optimisation de la microstructure a une importance directe pour l’amélioration de la fiabilité mécanique des boîtiers de relais en céramique métallisée à haute température.

Le durcissement en couches s'inspire de la microstructure des coquillages dans la nature. En construisant plusieurs couches de matériaux avec différents modules élastiques et coefficients de dilatation linéaire au sein de la matrice céramique, de nombreuses interfaces faibles perpendiculaires à la contrainte peuvent être formées en interne. Lorsqu'elle est soumise à des charges externes, la propagation des fissures entre ces interfaces faibles implique des pontages et des déflexions répétés, augmentant considérablement la sensibilité du matériau aux défauts. Ce principe s'applique également à la conception d'enveloppes complexes en céramique à relais d'alumine pour automobiles électriques afin de résister aux vibrations et aux impacts complexes pendant le fonctionnement du véhicule.

La technologie d'auto-durcissement-utilise des-processus composites in situ pour faire croître des grains en forme de bâtonnet-ou d'aiguille-avec des rapports d'aspect élevés au sein de la matrice. Cette méthode élimine efficacement l'incompatibilité physico-chimique entre la phase matricielle et la phase de renfort, garantissant ainsi la stabilité thermodynamique. Pour les composants structurels nécessitant des performances extrêmes, tels que le boîtier en céramique d'alumine EV, la technologie d'auto-durcissement garantit que le matériau conserve une excellente résistance globale et une excellente résistance aux fissures dans des conditions extrêmes.

La trempe par microfissures utilise un décalage de dilatation thermique ou une transformation de phase pour induire des microfissures, dispersant et absorbant l'énergie au fond de la fissure. Dans le système Al2O3 trempé ZrO2-, en raison de la différence de coefficients de dilatation entre les particules et la matrice, le chemin de propagation des fissures est obligé de s'allonger, augmentant considérablement la résistance à la rupture. Ce mécanisme est essentiel à la fabrication de boîtiers de relais en céramique d'alumine EV hautes performances, empêchant efficacement une rupture fragile et soudaine sous haute pression.

Parmi toutes les méthodes de durcissement, le durcissement par moustaches (fibres) est la plus efficace. Les moustaches ajoutées à l'extérieur ou cultivées sur place partagent non seulement la charge externe, mais dissipent également une grande quantité d'énergie externe via des effets de pontage des fissures, de déviation et d'arrachement-. Cette conception structurelle à haute -résistance répond parfaitement aux exigences strictes du contacteur céramique CC haute tension à boîtier en céramique d'alumine du relais EV pour résister à l'érosion de l'arc et à la fatigue mécanique.