Bahan seramik

moden Bahan Seramik merupakan sejenis seramik baharu yang dibangunkan daripada seramik tradisional berasaskan seramik khas dan mempunyai ciri-ciri tersendiri yang berbeza dengan seramik tradisional. Ia telah lama melangkaui konsep dan skop seramik tradisional. Ia adalah produk teknologi tinggi dan baharu. Oleh itu, bahan seramik adalah subjek kuno dan muda.

Bahan seramik moden yang dipanggil adalah bahan bukan logam bukan organik. Ia adalah salah satu daripada tiga kategori utama bahan moden bersama logam dan bahan organik. Ia juga merupakan pengiktirafan umum semua bahan kecuali bahan logam dan bahan organik. Objek perbincangan dalam bab ini ialah bahan seramik moden atau bahan bukan logam bukan organik moden.

Bahan seramik moden mempunyai konotasi berteknologi tinggi. Berbanding dengan bahan tradisional. Ia terutamanya mempunyai tiga ciri berikut:

(1) Berdasarkan keperluan pembangunan sains dan teknologi modenPment. Ia adalah produk pembangunan sains dan teknologi moden dan merupakan produk berteknologi tinggi.

(2) Proses pembuatan adalah kompleks dan memerlukan bimbingan pencapaian sains dan teknologi moden. Oleh itu, ia adalah produk intensif pengetahuan teknikal.

(3) Ia mempunyai ciri-ciri yang sangat baik dan istimewa dan boleh memenuhi keperluan industri teknologi komersil dan baharu.

Klasifikasi bahan seramik

Dengan perkembangan pengeluaran dan sains dan teknologi. Jenis bahan dan produk seramik semakin meningkat dari hari ke hari. Untuk memudahkan pemahaman tentang ciri-ciri pelbagai bahan atau produk, ia biasanya dikelaskan dari sudut yang berbeza.

1. Pengelasan mengikut komposisi kimia

(1) Seramik oksida. Terdapat banyak jenis seramik oksida, yang menduduki kedudukan yang sangat penting dalam keluarga seramik. Seramik oksida yang paling biasa digunakan ialah Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) dan spinel (MgAl2O3), dsb. Al2O3 dan SiO2 dalam seramik digunakan secara meluas seperti aloi keluli dan aluminium dalam bahan logam. Beberapa seramik oksida disenaraikan dalam Jadual 11.1. Silikat juga tergolong dalam siri oksida. Seperti ZrsiO4. Panggilan telah menunggu. Terdapat juga oksida komposit seperti BaT, CgyiO; dan lain-lain juga termasuk dalam kategori ini.

Bahan seramik dikelaskan mengikut komposisi kimia

(2) Seramik karbida. Seramik karbida umumnya mempunyai takat lebur yang lebih tinggi daripada oksida. Yang paling biasa digunakan ialah SIC, SC, Phoenix C. TIC dll. Seramik karbida harus mempunyai perlindungan atmosfera semasa proses penyediaan.

(3) Seramik amida. Klorida yang paling banyak digunakan ialah a-ji, yang mempunyai sifat mekanikal komprehensif yang sangat baik dan rintangan suhu tinggi. Di samping itu, aplikasi seramik nitrida TZN, BN dan AI semakin meluas. C3N4, yang baru muncul baru-baru ini, dijangka mempunyai prestasi yang lebih baik daripada Si3O4.

(4) Empat seramik kimia. Aplikasi seramik boride tidak begitu luas. Ia digunakan terutamanya sebagai bahan tambahan dalam atau fasa kedua untuk ditambah kepada matriks seramik lain untuk meningkatkan prestasi. Yang biasa digunakan termasuk Ti, Zr&, dsb.

2. Pengelasan mengikut prestasi dan penggunaan

(1) Seramik berstruktur. Seramik struktur digunakan sebagai bahan struktur untuk mengeluarkan bahagian struktur. Terutamanya menggunakan sifat mekanikalnya. Kekuatan, keliatan, kekerasan, modulus, rintangan haus yang dipertingkatkan, rintangan suhu tinggi (kekuatan suhu tinggi, rintangan kejutan haba, rintangan ablasi), dsb. Kebanyakan daripada empat seramik yang dikelaskan mengikut komposisi kimia nuklear yang dinyatakan di atas adalah seramik berstruktur. Seperti batu AjZQ. 3N4 dan ZX adalah bahan seramik berstruktur yang mewakili dengan sifat mekanikal yang unggul.

(2) Seramik berfungsi. Seramik berfungsi digunakan sebagai bahan berfungsi untuk mengeluarkan peranti berfungsi, terutamanya menggunakan sifat fizikalnya seperti sifat elektromagnet, sifat terma, sifat optik, sifat biologi, dll. Contohnya ferit. Seramik feroelektrik digunakan terutamanya untuk sifat elektromagnetnya. Ia digunakan untuk membuat komponen elektromagnet, seramik dielektrik digunakan untuk membuat kapasitor, dan seramik piezoelektrik digunakan untuk membuat anjakan atau sensor tekanan. Seramik elektrolit pepejal boleh digunakan untuk membuat pengesan oksigen menggunakan sifat pemindahan ionnya. Biokeramik digunakan untuk membuat tulang tiruan dan gigi tiruan. Bahan superkonduktor dan gentian optik juga tergolong dalam kategori seramik berfungsi.

Perlu dinyatakan bahawa klasifikasi di atas juga relatif. Daripada menjadi mutlak, kadangkala tiada sempadan yang ketat antara seramik struktur dan seramik berfungsi. Untuk beberapa bahan seramik, terdapat kedua-duanya. Seramik piezoelektrik. Walaupun ia boleh diklasifikasikan sebagai seramik berfungsi, ia juga mempunyai keperluan tertentu untuk sifat mekanikalnya, seperti kekuatan, keliatan, kekerasan, dan modulus elastik. Pertama sekali, ia mesti mempunyai kekuatan yang mencukupi untuk mengelakkan kerosakan apabila menahan daya E, supaya ciri piezoelektrik biasa dapat dicapai. Di samping itu, seperti seramik struktur suhu tinggi atau seramik tahan kejutan haba dan tahan api untuk bahagian kalis haba kapal angkasa, walaupun ia tergolong dalam kategori seramik struktur. Walau bagaimanapun, rintangan pengembangan haba bukan sahaja ditentukan oleh kekuatan, keliatan, dan modulusnya sendiri, tetapi kekonduksian terma dan pekali pengembangan haba juga sama dengan sifat mekanikal, yang mempunyai kesan yang sangat penting terhadap rintangan kejutan haba. Rintangan kakisan ialah prestasi penting seramik kimia (seperti pam tahan asid), tetapi ia mesti mempunyai sifat mekanikal tertentu untuk memenuhi keperluan industri. Bahan superkonduktor sukar untuk dijadikan wayar kerana ia sangat berlemak. Oleh itu, ia belum boleh memasuki peringkat aplikasi praktikal. Sebagai kesimpulan, sama ada seramik struktur atau seramik berfungsi, sifat mekanikal adalah sifat paling asas bahan seramik. Cuma penggunaan yang berbeza mempunyai keperluan yang berbeza untuk sifat mekanikal.

Bab ini membincangkan terutamanya seramik struktur.

Kelebihan seramik

1. Ciri prestasi bahan seramik

Seperti yang kita sedia maklum, ikatan kimia bahan logam (emas tulen atau aloi) kebanyakannya adalah logam. Mereka terdiri daripada atom positif logam dan awan elektron yang mengisinya. Ikatan logam tidak mempunyai arah. Oleh itu, logam mempunyai sifat ubah bentuk plastik yang baik. Bagi seramik yang mengabaikan sebatian bukan logam, sifat kimianya lebih tinggi daripada ikatan kesihatan dan kovalen. Kimia ini mempunyai arah yang kuat dan tenaga pengikat yang tinggi. Oleh itu, bahan seramik sukar mengalami ubah bentuk plastik. Kerapuhan yang tinggi dan kepekaan retak yang kuat. Ini adalah tumit Achilles bahan seramik. Tetapi kerana jenis ikatan kimia ini, seramik struktur mempunyai satu siri sifat khas yang lebih baik daripada bahan logam.

①Kekerasan tinggi menentukan rintangan haus yang sangat baik;

②Takat nyala yang tinggi. Menentukan bahawa ia mempunyai rintangan haba yang luar biasa;

③Kestabilan kimia yang tinggi. Ia menentukan bahawa ia mempunyai rintangan kakisan yang baik.

Walaupun bahan seramik mempunyai kelebihan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, kelemahan yang membawa maut—kerapuhan—menghadkan prestasi dan aplikasi praktikalnya. Oleh itu, peneguhan seramik telah menjadi topik teras dalam bidang penyelidikan bahan seramik yang menarik perhatian seluruh dunia (lihat bahagian peneguhan seramik untuk butiran).

2. Perbandingan antara seramik moden (maju) dan seramik tradisional

Seramik moden berbanding dengan seramik tradisional. Terdapat perbezaan yang ketara dalam komposisi bahan mentah, proses penyediaan, struktur organisasi dan prestasi.

Perbezaan antara seramik tradisional dan seramik moden