Keramički materijali

Moderni keramički materijali su nova vrsta keramike koja se razvila iz tradicionalne keramike na bazi posebne keramike i ima karakteristična svojstva koja se razlikuju od tradicionalne keramike. Ona je odavno izašla iz okvira i okvira tradicionalne keramike. To je proizvod visoke i nove tehnologije. Stoga su keramički materijali stara i mlada tema.

Takozvani moderni keramički materijali su anorganski nemetalni materijali. Jedna je od tri glavne kategorije modernih materijala uz metale i organske materijale. To je također opće priznanje za sve materijale osim metalnih materijala i organskih materijala. Predmet rasprave u ovom poglavlju su suvremeni keramički materijali ili suvremeni anorganski nemetalni materijali.

Moderni keramički materijali imaju visokotehnološke konotacije. U usporedbi s tradicionalnim materijalima. Uglavnom ima sljedeće tri karakteristike:

(1) Na temelju zahtjeva suvremenog znanstvenog i tehnološkog razvoja. Proizvod je razvoja moderne znanosti i tehnologije i proizvod je visoke tehnologije.

(2) Proces proizvodnje je složen i zahtijeva vođenje suvremenih znanstvenih i tehnoloških dostignuća. Stoga je to proizvod koji zahtijeva veliko tehničko znanje.

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

Klasifikacija keramičkih materijala

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

1. Razvrstavanje po kemijskom sastavu

(1) Oksidna keramika. Postoje mnoge vrste oksidne keramike, koje zauzimaju vrlo važno mjesto u obitelji keramike. Najčešće korištene oksidne keramike su Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulit (3Al2O3.2SiO4) i spinel (MgAl2O3), itd. Al2O3 i SiO2 u keramici imaju široku primjenu kao čelik i aluminijske legure u metalnim materijalima. Neke oksidne keramike navedene su u tablici 11.1. Silikati također pripadaju nizu oksida. Kao što je ZrsiO4. Poziv je čekao. Postoje i kompozitni oksidi kao što su BaT, CgyiO; itd. također spadaju u ovu kategoriju.

Keramički materijali klasificiraju se prema kemijskom sastavu

(2) Karbidna keramika. Karbidna keramika općenito ima više talište od oksida. Najčešće korišteni su SIC, SC, Phoenix C. TIC itd. Karbidna keramika treba imati atmosfersku zaštitu tijekom procesa pripreme.

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

(4) Četiri kemijske keramike. Primjena boridne keramike nije vrlo široka. Uglavnom se koriste kao dubinski aditivi ili druge faze koje se dodaju drugim keramičkim matricama radi poboljšanja učinka. Uobičajeno korišteni uključuju Ti, Zr&, itd.

2. Razvrstavanje prema učinku i uporabi

(1) Konstrukcijska keramika. Konstrukcijska keramika se koristi kao konstrukcijski materijal za izradu konstrukcijskih dijelova. Uglavnom koristite njegova mehanička svojstva. Povećana čvrstoća, žilavost, tvrdoća, modul, otpornost na habanje, otpornost na visoke temperature (čvrstoća na visoke temperature, otpornost na toplinski udar, otpornost na ablaciju), itd. Većina od četiri gore spomenute keramike klasificirane prema nuklearnom kemijskom sastavu su strukturne keramike. Kao što je AjZQ kamen. 3N4 i ZX reprezentativni su strukturni keramički materijali s vrhunskim mehaničkim svojstvima.

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

Vrijedno je napomenuti da je gornja klasifikacija također relativna. Umjesto da bude apsolutna, ponekad ne postoji stroga granica između strukturne keramike i funkcionalne keramike. Za neke keramičke materijale postoji oboje. Piezoelektrična keramika. Iako se može klasificirati kao funkcionalna keramika, 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 uobičajene piezoelektrične karakteristike. Osim toga, kao što je visokotemperaturna konstrukcijska keramika ili keramika otporna na toplinski udar i vatru za dijelove otporne na toplinu svemirskih letjelica, iako pripadaju kategoriji strukturne keramike. Međutim, otpornost na toplinsko širenje nije određena samo vlastitom čvrstoćom, žilavošću i modulom, već su toplinska vodljivost i koeficijent toplinskog širenja također isti kao i mehanička svojstva, koja imaju vrlo važan utjecaj na otpornost na toplinski udar. Otpornost na koroziju važna je karakteristika kemijske keramike (kao što su pumpe otporne na kiseline), ali mora imati određena mehanička svojstva kako bi zadovoljila zahtjeve industrije. Od supravodljivih materijala teško je napraviti žice jer su vrlo masni. Stoga još ne može ući u fazu praktične primjene. Ukratko, bilo da se radi o strukturnoj keramici ili funkcionalnoj keramici, mehanička svojstva su najosnovnija svojstva keramičkih materijala. Samo što različite upotrebe imaju različite zahtjeve za mehanička svojstva.

U ovom se poglavlju uglavnom govori o konstrukcijskoj keramici.

Prednosti keramike

1. Radna svojstva keramičkih materijala

Kao što svi znamo, kemijske veze metalnih materijala (čisto zlato ili legure) uglavnom su metali. Sastoje se od metalnih pozitivnih atoma i oblaka elektrona koji ih ispunjavaju. Metalne veze nemaju usmjerenost. Zbog toga metal ima dobra svojstva plastične deformacije. Što se tiče keramike koja zanemaruje nemetalne spojeve, njihova kemijska svojstva su veća od zdravih i kovalentnih veza. Ova kemija ima jaku usmjerenost i visoku energiju vezivanja. Zbog toga je keramičkim materijalima teško plastično deformirati. Visoka krtost i jaka osjetljivost na pukotine. Ovo je Ahilova peta keramičkih materijala. Ali upravo zbog ove vrste kemijske veze konstrukcijska keramika ima niz posebnih svojstava koja su superiornija od metalnih materijala.

①Visoka tvrdoća određuje njegovu izvrsnu otpornost na habanje;

②Visoka točka plamena. Utvrđeno je da ima izvanrednu otpornost na toplinu;

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

Iako keramički materijali imaju tako izvrsne prednosti. Međutim, njegov fatalni nedostatak - lomljivost - ograničava njegovu izvedbu i praktičnu primjenu. Stoga je kaljenje keramike postalo ključna tema u polju istraživanja keramičkih materijala koja privlači svjetsku pozornost (za detalje pogledajte odjeljak o kaljenju keramike).

2. Usporedba moderne (napredne) keramike s tradicionalnom keramikom

Moderna keramika u usporedbi s tradicionalnom keramikom. Postoje značajne razlike u sastavu sirovina, procesu pripreme, organizacijskoj strukturi i izvedbi.

Kontrast između tradicionalne keramike i moderne keramike