Keraamiset materiaalit

Nykyaikaiset keraamiset materiaalit ovat uudenlainen keramiikka, joka on kehitetty perinteisestä keramiikasta, joka perustuu erikoiskeramiikkaan ja jolla on perinteisestä keramiikasta poikkeavat ominaisuudet. Se on jo pitkään ylittänyt perinteisen keramiikan käsitteen ja laajuuden. Se on korkean ja uuden teknologian tuote. Siksi keraamiset materiaalit ovat ikivanha ja nuori aihe.

Niin sanotut modernit keraamiset materiaalit ovat epäorgaanisia ei-metallisia materiaaleja. Se on yksi kolmesta nykyaikaisten materiaalien pääkategoriasta metallien ja orgaanisten materiaalien ohella. Se on myös yleinen tunnustus kaikille materiaaleille paitsi metallimateriaaleille ja orgaanisille materiaaleille. Tässä luvussa käsitellään nykyaikaisia ​​keraamisia materiaaleja tai nykyaikaisia ​​epäorgaanisia ei-metallisia materiaaleja.

Nykyaikaisilla keraamisilla materiaaleilla on huipputeknisiä konnotaatioita. Perinteisiin materiaaleihin verrattuna. Sillä on pääasiassa seuraavat kolme ominaisuutta:

(1) Perustuu nykyaikaisen tieteen ja teknologian kehityksen vaatimuksiin. Se on modernin tieteen ja teknologian kehityksen tuote ja korkean teknologian tuote.

(2) Valmistusprosessi on monimutkainen ja vaatii nykyaikaisten tieteellisten ja teknologisten saavutusten ohjaamista. Siksi se on teknisesti tietointensiivinen tuote.

(3) Sillä on erinomaiset ja erityiset ominaisuudet ja se voi täyttää kaupallisen ja uuden teknologian teollisuuden vaatimukset.

Keraamisten materiaalien luokitus

Kun tuotannon ja tieteen ja teknologian kehittämiseen. Keraamisten materiaalien ja tuotteiden tyypit lisääntyvät päivä päivältä. Erilaisten materiaalien tai tuotteiden ominaisuuksien ymmärtämisen helpottamiseksi ne luokitellaan yleensä eri näkökulmista.

1. Luokittelu kemiallisen koostumuksen mukaan

(1) Oksidikeramiikka. Oksidikeramiikkatyyppejä on monenlaisia, ja niillä on erittäin tärkeä asema keramiikkaperheessä. Yleisimmin käytetyt oksidikeraamit ovat Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulliitti (3Al2O3.2SiO4) ja spinelli (MgAl2O3) jne. Al2O3 ja SiO2 käytetään keramiikassa yhtä laajasti kuin terästä ja alumiiniseoksia metallimateriaaleissa. Jotkut oksidikeraamit on lueteltu taulukossa 11.1. Silikaatit kuuluvat myös oksidisarjaan. Kuten ZrsiO4. Puhelu on odottanut. On myös komposiittioksideja, kuten BaT, CgyiO; jne. kuuluvat myös tähän luokkaan.

Keraamiset materiaalit luokitellaan kemiallisen koostumuksen mukaan

(2) Karbidikeramiikka. Karbidikeramiikalla on yleensä korkeampi sulamispiste kuin oksideilla. Yleisimmin käytetyt ovat SIC, SC, Phoenix C. TIC jne. Kovametallikeramiikassa tulee olla ilmakehän suojaus valmistusprosessin aikana.

(3) Amidikeramiikka. Yleisimmin käytetty kloridi on a-ji, jolla on erinomaiset kokonaisvaltaiset mekaaniset ominaisuudet ja korkeiden lämpötilojen kestävyys. Lisäksi TZN-, BN- ja AI-nitridikeramiikan sovellukset ovat yleistymässä. Äskettäin ilmestyneen C3N4:n suorituskyvyn odotetaan olevan parempi kuin Si3O4:n.

(4) Neljä kemiallista keramiikkaa. Boridikeramiikan sovellukset eivät ole kovin laajat. Niitä käytetään pääasiassa syvälisäaineina tai toisena faasina lisättäväksi muihin keraamisiin matriiseihin suorituskyvyn parantamiseksi. Yleisesti käytettyjä ovat Ti, Zr& jne.

2. Luokittelu suorituskyvyn ja käytön mukaan

(1) Rakennekeramiikka. Rakennekeramiikkaa käytetään rakennemateriaaleina rakenneosien valmistuksessa. Käytä pääasiassa sen mekaanisia ominaisuuksia. Parannettu lujuus, sitkeys, kovuus, moduuli, kulutuskestävyys, korkeiden lämpötilojen kestävyys (korkean lämpötilan kestävyys, lämpöiskun kestävyys, ablaatiokestävyys) jne. Suurin osa neljästä edellä mainitusta ydinkemiallisen koostumuksen mukaan luokitellusta keramiikasta on rakennekeramiikkaa. Kuten AjZQ kivi. 3N4 ja ZX ovat edustavia rakennekeraamisia materiaaleja, joilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.

(2) Toiminnallinen keramiikka. Funktionaalista keramiikkaa käytetään toiminnallisina materiaaleina funktionaalisten laitteiden valmistukseen pääasiassa niiden fysikaalisten ominaisuuksien kuten sähkömagneettisten ominaisuuksien, lämpöominaisuuksien, optisten ominaisuuksien, biologisten ominaisuuksien jne. avulla. Esimerkiksi ferriittiä. Ferrosähköistä keramiikkaa käytetään pääasiassa niiden sähkömagneettisten ominaisuuksien vuoksi. Sitä käytetään sähkömagneettisten komponenttien valmistukseen, dielektristä keramiikkaa käytetään kondensaattoreiden valmistukseen ja pietsosähköistä keramiikkaa käytetään siirtymä- tai paineanturien valmistukseen. Kiinteästä elektrolyyttikeramiikasta voidaan valmistaa happiilmaisimia niiden ioninsiirtoominaisuuksien avulla. Biokeramiikkaa käytetään keinotekoisten luiden ja tekohampaiden valmistukseen. Myös suprajohtavat materiaalit ja optiset kuidut kuuluvat funktionaalisen keramiikan luokkaan.

On syytä mainita, että yllä oleva luokitus on myös suhteellinen. Sen sijaan, että se olisi absoluuttinen, rakennekeramiikan ja toiminnallisen keramiikan välillä ei toisinaan ole tiukkaa rajaa. Joillekin keraamisille materiaaleille on olemassa molemmat. Pietsosähköistä keramiikkaa. Vaikka se voidaan luokitella funktionaaliseksi keramiikaksi, sillä on myös tiettyjä vaatimuksia sen mekaanisille ominaisuuksille, kuten lujuus, sitkeys, kovuus ja kimmomoduuli. Ensinnäkin sillä on oltava riittävä lujuus estämään vaurioita kestäessä E-voimaa, jotta yhteiset pietsosähköiset ominaisuudet voidaan saavuttaa. Lisäksi, kuten korkean lämpötilan rakennekeramiikka tai lämpöiskunkestävä ja tulenkestävä keramiikka avaruusalusten lämmönkestäviä osia varten, vaikka ne kuuluvatkin rakennekeramiikan luokkaan. Lämpölaajenemiskestävyyttä ei kuitenkaan määritä vain sen oma lujuus, sitkeys ja moduuli, vaan lämmönjohtavuus ja lämpölaajenemiskerroin ovat myös samat kuin mekaaniset ominaisuudet, joilla on erittäin tärkeä vaikutus lämpöiskun kestävyyteen. Korroosionkestävyys on kemiallisen keramiikan (kuten happoa kestävien pumppujen) tärkeä suorituskyky, mutta sillä on oltava tietyt mekaaniset ominaisuudet täyttääkseen teollisuuden vaatimukset. Suprajohtavista materiaaleista on vaikea valmistaa lankoja, koska ne ovat erittäin rasvaisia. Siksi se ei voi vielä siirtyä käytännön soveltamisvaiheeseen. Yhteenvetona voidaan todeta, että olipa kyseessä rakennekeramiikka tai toiminnallinen keramiikka, mekaaniset ominaisuudet ovat keraamisten materiaalien perusominaisuuksia. Eri käyttökohteissa on vain erilaiset vaatimukset mekaanisille ominaisuuksille.

Tässä luvussa käsitellään pääasiassa rakennekeramiikkaa.

Keramiikan edut

1. Keraamisten materiaalien suorituskykyominaisuudet

Kuten me kaikki tiedämme, metallimateriaalien (puhdas kulta tai metalliseokset) kemialliset sidokset ovat enimmäkseen metalleja. Ne koostuvat metallipositiivisista atomeista ja niitä täyttävistä elektronipilvistä. Metallisidoksilla ei ole suuntaamista. Siksi metallilla on hyvät plastiset muodonmuutosominaisuudet. Mitä tulee keramiikkaan, joka jättää huomiotta ei-metalliset yhdisteet, niiden kemialliset ominaisuudet ovat korkeammat kuin terveydelle ja kovalenttisille sidoksille. Tällä kemialla on vahva suuntautuvuus ja korkea sitoutumisenergia. Siksi keraamisten materiaalien on vaikea käydä läpi plastista muodonmuutosta. Korkea hauraus ja voimakas halkeiluherkkyys. Tämä on keraamisten materiaalien akilleen kantapää. Mutta juuri tämän kemiallisen sidostyypin ansiosta rakennekeramiikalla on joukko erikoisominaisuuksia, jotka ovat metallimateriaaleja parempia.

①Suuri kovuus määrittää sen erinomaisen kulutuskestävyyden;

②Korkea liekkipiste. todennut, että sillä on erinomainen lämmönkestävyys;

③ Korkea kemiallinen stabiilisuus. Se määrittää, että sillä on hyvä korroosionkestävyys.

Vaikka keraamisilla materiaaleilla on niin erinomaisia ​​etuja. Sen kohtalokas haittapuoli – hauraus – rajoittaa kuitenkin sen suorituskykyä ja käytännön sovelluksia. Siksi keramiikan karkaisusta on tullut keskeinen aihe keraamisten materiaalien tutkimuksen alalla, joka herättää maailmanlaajuista huomiota (katso lisätietoja keramiikan karkaisu-osiosta).

2. Modernin (edistyneen) keramiikan ja perinteisen keramiikan vertailu

Moderni keramiikka verrattuna perinteiseen keramiikkaan. Raaka-aineiden koostumuksessa, valmistusprosessissa, organisaatiorakenteessa ja suorituskyvyssä on merkittäviä eroja.

Kontrasti perinteisen keramiikan ja modernin keramiikan välillä