Hol tükröződik a timföldkerámiák mechanikai feldolgozásának nehézsége?

A 99-es alumínium-oxid kerámia olyan műszaki kerámiára vonatkozik, amelynek timföldtartalma meghaladja a 99%-ot. A szabvány szerint a 99-es alumínium-oxid kerámia anyaga nagy keménységgel, szilárdsággal, alacsony tágulási együtthatóval, szigeteléssel, kopásállósággal és korrózióállósággal rendelkezik. Alkalmazási köre széleskörű a mechanikai gyártásban, a repülőgépgyártásban, a precíziós műszerekben, a petrolkémiában és más területeken.
Az alumínium-oxid kerámia alkatrészeket általában forró préseléssel szinterelik. A szinterezés okozta deformáció és zsugorodás miatt általában további precíziós megmunkálás szükséges az alkatrészek méret- és formapontosságának biztosításához. Az alumínium-oxid kerámia anyagok azonban általában viszonylag magas rugalmassági modulussal, nagy keménységgel, nagy ridegséggel és erős repedésérzékenységgel rendelkeznek. Ezért mechanikai feldolgozási nehézségük elsősorban a feldolgozási keménységben és ridegségben nyilvánul meg.
Az AL203-nak főleg három kristályformája van: alfa, béta és gamma. Közülük az alfa AL203 kristályforma stabil, és 1300 fokon az I3 és gamma kristályok szinte teljesen átalakulnak alfa kristályokká. Az -AL203 kristályos formájában az alumíniumionok és az oxigénionok között létrejövő atomi kötések többnyire kovalens, ionos vagy vegyes kötések. Emiatt az atomok közötti kötési energia nagy és erős irányultságú, ami nagy anyagi ridegségben, kis képlékeny deformációban és könnyű repedésben nyilvánul meg.
Keménysége megegyezik a keményfém ötvözetek keménységével, többszöröse az acélnak. A nagy tisztaságú alumínium-oxid kerámiák sűrűsége jellemzően 3980 (Kg-m4), szakítószilárdsága 260 (MPa), rugalmassági modulusa 350-400 (GPa), nyomószilárdsága 2930 (MPa), ill. 99HRA keménységű. 99 timföldkerámia szilárdsága és keménysége csökkent, és a kísérleti mintákon végzett méréseink szerint szobahőmérsékleten a keménységük is elérte a 70HRA-t.
Normál körülmények között az alumínium-oxid kerámiák mikroszerkezete egyentengelyű szemcsék, amelyek ionos vagy kovalens kötésekből álló polikristályos szerkezetek. Ezért a törési szívósság alacsony. Külső terhelés hatására a feszültség finom repedéseket okozhat a kerámia felületén, amelyek gyorsan továbbterjedhetnek és rideg töréshez vezethetnek. Ezért a timföldkerámiák vágási folyamata során gyakran előfordul az összeomlás jelensége, vagyis a kerámia felületén apró repedések jelennek meg.