Keramické materiály

Moderní keramické materiály jsou novým typem keramiky, která je vyvinuta z tradiční keramiky založené na speciální keramice a má charakteristické vlastnosti, které se liší od tradiční keramiky. Dávno překračuje pojem a rozsah tradiční keramiky. Je to produkt špičkové a nové technologie. Keramické materiály jsou proto prastarým a mladým tématem.

Takzvané moderní keramické materiály jsou anorganické nekovové materiály. Je to jedna ze tří hlavních kategorií moderních materiálů vedle kovů a organických materiálů. Je to také obecné uznání všech materiálů kromě kovových materiálů a organických materiálů. Předmětem diskuse v této kapitole jsou moderní keramické materiály nebo moderní anorganické nekovové materiály.

Moderní keramické materiály mají high-tech konotace. Ve srovnání s tradičními materiály. Má především následující tři vlastnosti:

(1) Na základě požadavků moderního vědeckého a technického rozvoje. Je to produkt vývoje moderní vědy a techniky a je to high-tech produkt.

(2) Výrobní proces je složitý a vyžaduje vedení moderních vědeckých a technologických úspěchů. Jedná se tedy o produkt náročný na technické znalosti.

(3) Má vynikající a speciální vlastnosti a může splňovat požadavky komerčních a nových technologických odvětví.

Klasifikace keramických materiálů

S rozvojem výroby a vědy a techniky. Druhů keramických materiálů a výrobků každým dnem přibývá. Aby se usnadnilo pochopení vlastností různých materiálů nebo výrobků, jsou obvykle klasifikovány z různých úhlů.

1. Klasifikace podle chemického složení

(1) Oxidová keramika. Existuje mnoho druhů oxidové keramiky, která zaujímá v keramické rodině velmi důležité postavení. Nejčastěji používané oxidové keramiky jsou Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullit (3Al2O3.2SiO4) a spinel (MgAl2O3) atd. Al2O3 a SiO2 v keramice jsou stejně široce používány jako ocel a slitiny hliníku v kovových materiálech. Některé oxidové keramiky jsou uvedeny v tabulce 11.1. Do oxidové řady patří také silikáty. Například ZrsiO4. Hovor čekal. Existují také kompozitní oxidy jako BaT, CgyiO; atd. také spadají do této kategorie.

Keramické materiály jsou klasifikovány podle chemického složení

(2) Karbidová keramika. Karbidová keramika má obecně vyšší bod tání než oxidy. Nejčastěji používané jsou SIC, SC, Phoenix C. TIC atd. Karbidová keramika by měla mít ochranu proti atmosféře během procesu přípravy.

(3) Amidová keramika. Nejpoužívanějším chloridem je a-ji, který má vynikající komplexní mechanické vlastnosti a odolnost vůči vysokým teplotám. Kromě toho se stále více rozšiřují aplikace nitridové keramiky TZN, BN a AI. Očekává se, že C3N4, který se nedávno objevil, bude mít lepší výkon než Si3O4.

(4) Čtyři chemické keramiky. Použití boridové keramiky není příliš široké. Používají se hlavně jako hloubkové přísady nebo druhé fáze, které se přidávají do jiných keramických matric pro zlepšení výkonu. Mezi běžně používané patří Ti, Zr&, atd.

2. Klasifikace podle výkonu a použití

(1) Stavební keramika. Konstrukční keramika se používá jako konstrukční materiál pro výrobu konstrukčních dílů. Využívejte především jeho mechanické vlastnosti. Zvýšená pevnost, houževnatost, tvrdost, modul, odolnost proti opotřebení, odolnost proti vysokým teplotám (pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tepelným šokům, odolnost proti ablaci) atd. Většina ze čtyř keramik klasifikovaných výše uvedeným jaderným chemickým složením je strukturní keramika. Jako třeba AjZQ kámen. 3N4 a ZX jsou reprezentativní konstrukční keramické materiály s vynikajícími mechanickými vlastnostmi.

(2) Funkční keramika. Funkční keramika se používá jako funkční materiály k výrobě funkčních zařízení, zejména s využitím jejich fyzikálních vlastností, jako jsou elektromagnetické vlastnosti, tepelné vlastnosti, optické vlastnosti, biologické vlastnosti atd. Například ferit. Feroelektrická keramika se používá především pro své elektromagnetické vlastnosti. Vyrábí se z ní elektromagnetické součástky, z dielektrické keramiky se vyrábějí kondenzátory a z piezoelektrické keramiky se vyrábějí snímače posuvu nebo tlaku. Keramiku s pevným elektrolytem lze použít k výrobě detektorů kyslíku pomocí jejich vlastností přenosu iontů. Biokeramika se používá k výrobě umělých kostí a umělých zubů. Do kategorie funkční keramiky patří také supravodivé materiály a optická vlákna.

Stojí za zmínku, že výše uvedená klasifikace je také relativní. Spíše než absolutní, někdy neexistuje žádná přísná hranice mezi strukturální keramikou a funkční keramikou. U některých keramických materiálů existuje obojí. Piezoelektrická keramika. Ačkoli ji lze zařadit mezi funkční keramiku, má také určité požadavky na své mechanické vlastnosti, jako je pevnost, houževnatost, tvrdost a modul pružnosti. Především musí mít dostatečnou pevnost, aby se zabránilo poškození při odolávání E síle, aby bylo možné dosáhnout běžných piezoelektrických charakteristik. Kromě toho, jako je vysokoteplotní konstrukční keramika nebo keramika odolná proti tepelným šokům a ohni pro žáruvzdorné díly kosmických lodí, i když patří do kategorie konstrukční keramiky. Odolnost proti tepelné roztažnosti však není určena pouze její vlastní pevností, houževnatostí a modulem, ale tepelná vodivost a koeficient tepelné roztažnosti jsou stejné jako mechanické vlastnosti, které mají velmi důležitý vliv na odolnost proti tepelným šokům. Odolnost proti korozi je důležitou vlastností chemické keramiky (jako jsou čerpadla odolná vůči kyselinám), ale musí mít určité mechanické vlastnosti, aby splnila požadavky průmyslu. Ze supravodivých materiálů je obtížné vyrobit dráty, protože jsou vysoce mastné. Proto ještě nemůže vstoupit do fáze praktické aplikace. Suma sumárum, ať už se jedná o konstrukční keramiku nebo funkční keramiku, mechanické vlastnosti jsou nejzákladnější vlastnosti keramických materiálů. Jde jen o to, že různá použití mají různé požadavky na mechanické vlastnosti.

Tato kapitola pojednává především o konstrukční keramice.

Výhody keramiky

1. Funkční charakteristiky keramických materiálů

Jak všichni víme, chemické vazby kovových materiálů (čisté zlato nebo slitiny) jsou většinou kovy. Skládají se z kovových kladných atomů a elektronových oblaků, které je vyplňují. Kovové vazby nemají směrovost. Proto má kov dobré vlastnosti plastické deformace. Co se týče keramiky, která ignoruje nekovové sloučeniny, její chemické vlastnosti jsou vyšší než zdravé a kovalentní vazby. Tato chemie má silnou směrovost a vysokou vazebnou energii. Proto je pro keramické materiály obtížné plastickou deformaci. Vysoká křehkost a silná citlivost na trhliny. To je Achillova pata keramických materiálů. Ale právě kvůli tomuto typu chemické vazby má konstrukční keramika řadu speciálních vlastností, které jsou lepší než kovové materiály.

①Vysoká tvrdost určuje jeho vynikající odolnost proti opotřebení;

② Vysoký bod plamene. Bylo zjištěno, že má vynikající tepelnou odolnost;

③Vysoká chemická stabilita. Určuje, že má dobrou odolnost proti korozi.

I když keramické materiály mají takové vynikající výhody. Jeho fatální nevýhoda – křehkost – však omezuje jeho výkon a praktické aplikace. Proto se kalení keramiky stalo stěžejním tématem v oblasti výzkumu keramických materiálů, které přitahuje celosvětovou pozornost (podrobnosti viz sekce kalení keramiky).

2. Srovnání moderní (pokročilé) keramiky a tradiční keramiky

Moderní keramika ve srovnání s tradiční keramikou. Existují značné rozdíly ve složení surovin, procesu přípravy, organizační struktuře a výkonnosti.

Kontrast mezi tradiční keramikou a moderní keramikou