Керамични материали

Съвременните керамични материали са нов тип керамика, които са разработени от традиционната керамика на базата на специална керамика и имат отличителни характеристики, които са различни от традиционната керамика. Тя отдавна е надхвърлила концепцията и обхвата на традиционната керамика. Това е продукт на високи и нови технологии. Следователно керамичните материали са древна и млада тема.

Така наречените съвременни керамични материали са неорганични неметални материали. Това е една от трите основни категории съвременни материали наред с металите и органичните материали. Това е и общото признание за всички материали с изключение на металните материали и органичните материали. Обект на обсъждане в тази глава са съвременните керамични материали или съвременните неорганични неметални материали.

Съвременните керамични материали имат високотехнологични конотации. В сравнение с традиционните материали. Основно има следните три характеристики:

(1) Въз основа на изискванията на съвременното научно и технологично развитие. Той е продукт на развитието на съвременната наука и технологии и е високотехнологичен продукт.

(2) Производственият процес е сложен и изисква ръководството на съвременните научни и технологични постижения. Следователно това е продукт, който изисква много технически познания.

(3) Има отлични и специални свойства и може да отговори на изискванията на търговските и новите технологични индустрии.

Класификация на керамичните материали

С развитието на производството и науката и технологиите. Видовете керамични материали и продукти се увеличават с всеки изминал ден. За да се улесни разбирането на характеристиките на различни материали или продукти, те обикновено се класифицират от различни ъгли.

1. Класификация по химичен състав

(1) Оксидна керамика. Има много видове оксидна керамика, които заемат много важно място в семейството на керамиката. Най-често използваните оксидни керамики са Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, мулит (3Al2O3.2SiO4) и шпинел (MgAl2O3) и др. Al2O3 и SiO2 в керамиката са толкова широко използвани, колкото стоманените и алуминиевите сплави в металните материали. Някои оксидни керамики са изброени в таблица 11.1. Силикатите също принадлежат към серията оксиди. Като ZrsiO4. Обаждането е изчаквано. Съществуват и композитни оксиди като BaT, CgyiO; и т.н. също попадат в тази категория.

Керамичните материали се класифицират по химичен състав

(2) Карбидна керамика. Карбидната керамика обикновено има по-висока точка на топене от оксидите. Най-често използваните са SIC, SC, Phoenix C. TIC и др. Карбидната керамика трябва да има атмосферна защита по време на процеса на подготовка.

(3) Амидна керамика. Най-широко използваният хлорид е a-ji, който има отлични цялостни механични свойства и устойчивост на висока температура. В допълнение, приложенията на нитридната керамика TZN, BN и AI стават все по-широко разпространени. C3N4, който току-що се появи наскоро, се очаква да има по-добра производителност от Si3O4.

(4) Четири химически керамики. Приложенията на боридната керамика не са много широки. Те се използват главно като дълбоки добавки или вторични фази, които се добавят към други керамични матрици за подобряване на производителността. Често използваните включват Ti, Zr& и др.

2. Класификация по производителност и употреба

(1) Структурна керамика. Структурната керамика се използва като структурен материал за производство на конструктивни части. Използвайте главно неговите механични свойства. Подобрена якост, издръжливост, твърдост, модул, устойчивост на износване, устойчивост на висока температура (якост на висока температура, устойчивост на термичен шок, устойчивост на аблация) и т.н. Повечето от четирите керамики, класифицирани по ядрен химичен състав, споменати по-горе, са структурни керамики. Като камък AjZQ. 3N4 и ZX са представителни структурни керамични материали с превъзходни механични свойства.

(2) Функционална керамика. Функционалната керамика се използва като функционален материал за производство на функционални устройства, като се използват главно техните физични свойства като електромагнитни свойства, топлинни свойства, оптични свойства, биологични свойства и др. Например ферит. Фероелектричната керамика се използва главно заради техните електромагнитни свойства. Използва се за направата на електромагнитни компоненти, диелектричната керамика се използва за направата на кондензатори, а пиезоелектричната керамика се използва за направата на сензори за изместване или налягане. Твърдата електролитна керамика може да се използва за направата на детектори за кислород, като се използват нейните свойства за пренос на йони. Биокерамиката се използва за направата на изкуствени кости и изкуствени зъби. Свръхпроводящите материали и оптичните влакна също принадлежат към категорията на функционалната керамика.

Струва си да се отбележи, че горната класификация също е относителна. Вместо да бъде абсолютна, понякога няма строга граница между структурната керамика и функционалната керамика. За някои керамични материали има и двете. Пиезоелектрична керамика. Въпреки че може да се класифицира като функционална керамика, тя също има определени изисквания за своите механични свойства, като здравина, издръжливост, твърдост и модул на еластичност. На първо място, той трябва да има достатъчна здравина, за да предотврати повреда, когато издържа на E сила, така че да могат да се постигнат общи пиезоелектрични характеристики. В допълнение, като например високотемпературна структурна керамика или устойчива на топлинни удари и огнеустойчива керамика за топлоустойчиви части на космически кораби, въпреки че принадлежат към категорията на структурна керамика. Съпротивлението на топлинно разширение обаче не се определя само от неговата собствена якост, издръжливост и модул, но топлопроводимостта и коефициентът на топлинно разширение също са същите като механичните свойства, които имат много важно влияние върху устойчивостта на термичен удар. Устойчивостта на корозия е важна характеристика на химическата керамика (като устойчиви на киселина помпи), но тя трябва да има определени механични свойства, за да отговори на изискванията на индустрията. Свръхпроводящите материали са трудни за превръщане в проводници, защото са много мазни. Следователно той все още не може да влезе в етап на практическо приложение. За да обобщим, независимо дали става въпрос за структурна керамика или функционална керамика, механичните свойства са най-основните свойства на керамичните материали. Просто различните употреби имат различни изисквания за механични свойства.

Тази глава разглежда основно структурната керамика.

Предимства на керамиката

1. Експлоатационни характеристики на керамични материали

Както всички знаем, химическите връзки на металните материали (чисто злато или сплави) са предимно метали. Те са съставени от метални положителни атоми и електронни облаци, които ги изпълват. Металните връзки нямат насоченост. Поради това металът има добри свойства на пластична деформация. Що се отнася до керамиката, която пренебрегва неметалните съединения, нейните химични свойства са по-високи от здравите и ковалентните връзки. Тази химия има силна насоченост и висока енергия на свързване. Поради това е трудно керамичните материали да претърпят пластична деформация. Висока чупливост и силна чувствителност към напукване. Това е ахилесовата пета на керамичните материали. Но именно поради този тип химическа връзка структурната керамика има серия от специални свойства, които превъзхождат металните материали.

①Високата твърдост определя неговата отлична устойчивост на износване;

②Висока точка на пламък. Определено, че има изключителна устойчивост на топлина;

③Висока химическа стабилност. Определя, че има добра устойчивост на корозия.

Въпреки че керамичните материали имат толкова отлични предимства. Неговият фатален недостатък обаче - крехкостта - ограничава неговата производителност и практически приложения. Поради това закаляването на керамиката се превърна в основна тема в областта на изследването на керамичните материали, която привлича вниманието на целия свят (вижте раздела за закаляване на керамиката за подробности).

2. Сравнение между съвременната (напреднала) керамика и традиционната керамика

Модерна керамика в сравнение с традиционната керамика. Съществуват значителни разлики в състава на суровините, процеса на подготовка, организационната структура и производителността.

Контраст между традиционна керамика и модерна керамика