Keramički materijali

Moderni keramički materijali su nova vrsta keramike koja je razvijena od tradicionalne keramike na bazi posebne keramike i ima karakteristične karakteristike koje se razlikuju od tradicionalne keramike. Ona je odavno prevazišla koncept i domet tradicionalne keramike. To je proizvod visoke i nove tehnologije. Stoga su keramički materijali drevna i mlada tema.

Takozvani moderni keramički materijali su neorganski nemetalni materijali. To je jedna od tri glavne kategorije modernih materijala pored metala i organskih materijala. To je također opšte priznanje svih materijala osim metalnih i organskih materijala. Predmet rasprave u ovom poglavlju su moderni keramički materijali ili moderni neorganski nemetalni materijali.

Moderni keramički materijali imaju konotacije visoke tehnologije. U poređenju sa tradicionalnim materijalima. Uglavnom ima sljedeće tri karakteristike:

(1) Na osnovu zahtjeva savremenog naučnog i tehnološkog razvoja. Proizvod je razvoja moderne nauke i tehnologije i visokotehnološki proizvod.

(2) Proces proizvodnje je složen i zahtijeva vođenje savremenih naučnih i tehnoloških dostignuća. Stoga je riječ o proizvodu koji zahtijeva tehničko znanje.

(3) Ima izvrsna i posebna svojstva i može zadovoljiti zahtjeve komercijalnih i novih tehnoloških industrija.

Klasifikacija keramičkih materijala

Sa razvojem proizvodnje i nauke i tehnologije. Vrste keramičkih materijala i proizvoda se povećavaju iz dana u dan. Kako bi se olakšalo razumijevanje karakteristika različitih materijala ili proizvoda, oni se obično klasificiraju iz različitih uglova.

1. Klasifikacija prema hemijskom sastavu

(1) Oksidna keramika. Postoji mnogo vrsta oksidne keramike, koje zauzimaju veoma važnu poziciju u porodici keramike. Najčešće korištena oksidna keramika je Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulit (3Al2O3.2SiO4) i špinel (MgAl2O3) itd. Al2O3 i SiO2 u keramici se široko koriste kao čelik i legure aluminijuma u metalnim materijalima. Neke oksidne keramike navedene su u tabeli 11.1. Silikati takođe pripadaju seriji oksida. Kao što je ZrsiO4. Poziv je čekao. Postoje i kompozitni oksidi kao što su BaT, CgyiO; itd. takođe spadaju u ovu kategoriju.

Keramički materijali se klasifikuju prema hemijskom sastavu

(2) Karbidna keramika. Karbidna keramika općenito ima višu tačku topljenja od oksida. Najčešće korišćene su SIC, SC, Phoenix C. TIC itd. Karbidna keramika treba da ima atmosfersku zaštitu tokom procesa pripreme.

(3) Amid keramika. Najrasprostranjeniji hlorid je a-ji, koji ima izvrsna sveobuhvatna mehanička svojstva i otpornost na visoke temperature. Osim toga, primjena TZN, BN i AI nitridne keramike postaje sve raširenija. Očekuje se da će C3N4, koji se nedavno pojavio, imati bolje performanse od Si3O4.

(4) Četiri hemijske keramike. Primjena boridne keramike nije jako široka. Uglavnom se koriste kao duboki aditivi ili druge faze koje se dodaju drugim keramičkim matricama radi poboljšanja performansi. Često korišteni uključuju Ti, Zr&, itd.

2. Klasifikacija prema performansama i upotrebi

(1) Strukturna keramika. Konstrukcijska keramika se koristi kao konstrukcijski materijal za izradu strukturalnih dijelova. Uglavnom koriste njegova mehanička svojstva. Povećana čvrstoća, žilavost, tvrdoća, modul, otpornost na habanje, otpornost na visoke temperature (čvrstoća na visoke temperature, otpornost na toplotni udar, otpornost na ablaciju) itd. Većina od četiri keramike klasifikovane prema gore pomenutom nuklearnom hemijskom sastavu je strukturna keramika. Kao što je AjZQ kamen. 3N4 i ZX su reprezentativni strukturni keramički materijali sa vrhunskim mehaničkim svojstvima.

(2) Funkcionalna keramika. Funkcionalna keramika se koristi kao funkcionalni materijal za proizvodnju funkcionalnih uređaja, uglavnom koristeći svoja fizička svojstva kao što su elektromagnetna svojstva, termička svojstva, optička svojstva, biološka svojstva, itd. Na primjer ferit. Feroelektrična keramika se uglavnom koristi zbog svojih elektromagnetnih svojstava. Koristi se za izradu elektromagnetnih komponenti, dielektrična keramika se koristi za izradu kondenzatora, a piezoelektrična keramika se koristi za izradu senzora pomaka ili pritiska. Keramika s čvrstim elektrolitom može se koristiti za izradu detektora kisika koristeći svojstva prijenosa jona. Biokeramika se koristi za izradu umjetnih kostiju i umjetnih zuba. U kategoriju funkcionalne keramike spadaju i superprovodni materijali i optička vlakna.

Vrijedi napomenuti da je gornja klasifikacija također relativna. Umjesto da bude apsolutna, ponekad ne postoji stroga granica između strukturalne keramike i funkcionalne keramike. Za neke keramičke materijale postoji i jedno i drugo. Piezoelektrična keramika. Iako se može svrstati u funkcionalnu keramiku, ona također ima određene zahtjeve za svoja mehanička svojstva, kao što su čvrstoća, žilavost, tvrdoća i modul elastičnosti. Prije svega, mora imati dovoljnu čvrstoću da spriječi oštećenje kada izdrži E silu, tako da se mogu postići zajedničke piezoelektrične karakteristike. Osim toga, kao što je visokotemperaturna konstrukcijska keramika ili keramika otporna na toplinske udare i vatru za dijelove svemirske letjelice otporne na toplinu, iako spadaju u kategoriju strukturalne keramike. Međutim, otpornost na toplinsko širenje nije određena samo vlastitom čvrstoćom, žilavosti i modulom, već su toplinska provodljivost i koeficijent toplinskog širenja također isti kao i mehanička svojstva, koja imaju vrlo važan utjecaj na otpornost na toplinski udar. Otpornost na koroziju je važna karakteristika hemijske keramike (kao što su pumpe otporne na kiselinu), ali mora imati određena mehanička svojstva kako bi zadovoljila zahtjeve industrije. Superprovodne materijale je teško napraviti u žice jer su veoma masne. Stoga još ne može ući u fazu praktične primjene. Ukratko, bilo da se radi o strukturnoj ili funkcionalnoj keramici, mehanička svojstva su najosnovnija svojstva keramičkih materijala. Samo što različite upotrebe imaju različite zahtjeve za mehanička svojstva.

Ovo poglavlje govori uglavnom o strukturnoj keramici.

Prednosti keramike

1. Izvedbene karakteristike keramičkih materijala

Kao što svi znamo, hemijske veze metalnih materijala (čisto zlato ili legure) su uglavnom metali. Sastoje se od pozitivnih atoma metala i elektronskih oblaka koji ih ispunjavaju. Metalne veze nemaju usmjerenost. Stoga metal ima dobra svojstva plastične deformacije. Što se tiče keramike koja zanemaruje nemetalne spojeve, njihova hemijska svojstva su veća od zdravlja i kovalentnih veza. Ova hemija ima jaku usmjerenost i visoku energiju vezivanja. Zbog toga je keramičkim materijalima teško da se podvrgnu plastičnoj deformaciji. Visoka lomljivost i jaka osjetljivost na pukotine. Ovo je Ahilova peta keramičkih materijala. Ali upravo zbog ovog tipa hemijske veze strukturna keramika ima niz posebnih svojstava koja su superiornija od metalnih materijala.

①Visoka tvrdoća određuje njegovu odličnu otpornost na habanje;

②Visoka tačka plamena. Utvrđeno da ima izuzetnu otpornost na toplotu;

③Visoka hemijska stabilnost. Utvrđuje da ima dobru otpornost na koroziju.

Iako keramički materijali imaju tako odlične prednosti. Međutim, njegov fatalni nedostatak - krhkost - ograničava njegove performanse i praktične primjene. Stoga je kaljenje keramike postalo ključna tema u polju istraživanja keramičkih materijala koja privlači pažnju širom svijeta (pogledajte odjeljak o kaljenju keramike za detalje).

2. Poređenje moderne (napredne) keramike i tradicionalne keramike

Moderna keramika u poređenju sa tradicionalnom keramikom. Postoje značajne razlike u sirovinskom sastavu, procesu pripreme, organizacionoj strukturi i performansama.

Kontrast između tradicionalne keramike i moderne keramike