Materiais cerâmicos

Moderno Materiais Cerâmicos São um novo tipo de cerâmica, desenvolvido a partir de cerâmicas tradicionais baseadas em cerâmicas especiais, com características distintas que as diferenciam das cerâmicas tradicionais. Há muito tempo, transcendem o conceito e o escopo da cerâmica tradicional. São produtos de alta e nova tecnologia. Portanto, os materiais cerâmicos são um tema antigo e atual.

Os chamados materiais cerâmicos modernos são materiais inorgânicos não metálicos. É uma das três principais categorias de materiais modernos, juntamente com metais e materiais orgânicos. É também o reconhecimento geral de todos os materiais, exceto materiais metálicos e orgânicos. O objeto de discussão neste capítulo são os materiais cerâmicos modernos ou materiais inorgânicos não metálicos modernos.

Os materiais cerâmicos modernos têm conotações de alta tecnologia, em comparação com os materiais tradicionais. Apresentam principalmente as três características a seguir:

(1) Com base nas exigências do desenvolvimento científico e tecnológico modernoPMente. É o produto do desenvolvimento da ciência e tecnologia modernas e é um produto de alta tecnologia.

(2) O processo de fabricação é complexo e requer a orientação de avanços científicos e tecnológicos modernos. Portanto, trata-se de um produto que demanda conhecimento técnico intensivo.

(3) Possui propriedades excelentes e especiais e pode atender aos requisitos das indústrias comerciais e de novas tecnologias.

Classificação de materiais cerâmicos

Com o desenvolvimento da produção, da ciência e da tecnologia, os tipos de materiais e produtos cerâmicos aumentam a cada dia. Para facilitar a compreensão das características de diferentes materiais ou produtos, eles geralmente são classificados sob diferentes ângulos.

1. Classificação por composição química

(1) Cerâmicas de óxido. Existem muitos tipos de cerâmicas de óxido, que ocupam uma posição muito importante na família cerâmica. As cerâmicas de óxido mais comumente usadas são Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO, Cr2O3, mulita (3Al2O3.2SiO4) e espinélio (MgAl2O3), etc. Al2O3 e SiO2 em cerâmicas são tão amplamente usados ​​quanto aço e ligas de alumínio em materiais metálicos. Algumas cerâmicas de óxido estão listadas na Tabela 11.1. Silicatos também pertencem à série de óxidos. Como ZrsiO4. Chamada aguardada. Existem também óxidos compostos como BaT, CgyiO; etc. também se enquadram nesta categoria.

Os materiais cerâmicos são classificados pela composição química

(2) Cerâmicas de carboneto. Cerâmicas de carboneto geralmente têm um ponto de fusão mais alto que os óxidos. Os mais comumente utilizados são SIC, SC, Phoenix C, TIC, etc. Cerâmicas de carboneto devem ser protegidas da atmosfera durante o processo de preparação.

(3) Cerâmicas de amida. O cloreto mais utilizado é o a-ji, que possui excelentes propriedades mecânicas abrangentes e resistência a altas temperaturas. Além disso, as aplicações de cerâmicas de nitreto de TZN, BN e AI estão se tornando cada vez mais difundidas. O C3N4, que surgiu recentemente, deve apresentar melhor desempenho que o Si3O4.

(4) Quatro cerâmicas químicas. As aplicações das cerâmicas de boreto não são muito amplas. Elas são usadas principalmente como aditivos de fundo ou segundas fases a serem adicionadas a outras matrizes cerâmicas para melhorar o desempenho. As mais utilizadas incluem Ti, Zr, etc.

2. Classificação por desempenho e uso

(1) Cerâmicas estruturais. Cerâmicas estruturais são utilizadas como materiais estruturais para a fabricação de peças estruturais. Utilizam principalmente suas propriedades mecânicas. Resistência, tenacidade, dureza, módulo, resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas (resistência a altas temperaturas, resistência ao choque térmico, resistência à ablação), etc. A maioria das quatro cerâmicas classificadas por composição química nuclear mencionadas acima são cerâmicas estruturais. Como a pedra AjZQ. 3N4 e ZX são materiais cerâmicos estruturais representativos com propriedades mecânicas superiores.

(2) Cerâmicas funcionais. Cerâmicas funcionais são usadas como materiais funcionais para fabricar dispositivos funcionais, principalmente usando suas propriedades físicas, como propriedades eletromagnéticas, propriedades térmicas, propriedades ópticas, propriedades biológicas, etc. Por exemplo, ferrita. Cerâmicas ferroelétricas são usadas principalmente por suas propriedades eletromagnéticas. Elas são usadas para fazer componentes eletromagnéticos, cerâmicas dielétricas são usadas para fazer capacitores e cerâmicas piezoelétricas são usadas para fazer sensores de deslocamento ou pressão. Cerâmicas eletrolíticas sólidas podem ser usadas para fazer detectores de oxigênio usando suas propriedades de transferência iônica. Biocerâmicas são usadas para fazer ossos e dentes artificiais. Materiais supercondutores e fibras ópticas também pertencem à categoria de cerâmicas funcionais.

Vale ressaltar que a classificação acima também é relativa. Em vez de ser absoluta, às vezes não há uma fronteira estrita entre cerâmica estrutural e cerâmica funcional. Para alguns materiais cerâmicos, existem ambos. Cerâmica piezoelétrica. Embora possa ser classificada como cerâmica funcional, também possui certos requisitos para suas propriedades mecânicas, como resistência, tenacidade, dureza e módulo de elasticidade. Primeiramente, deve ter resistência suficiente para evitar danos ao suportar a força E, para que as características piezoelétricas comuns possam ser alcançadas. Além disso, como cerâmica estrutural de alta temperatura ou cerâmica resistente a choque térmico e resistente ao fogo para peças à prova de calor de naves espaciais, embora pertençam à categoria de cerâmica estrutural. No entanto, a resistência à expansão térmica não é determinada apenas por sua própria resistência, tenacidade e módulo, mas a condutividade térmica e o coeficiente de expansão térmica também são os mesmos que as propriedades mecânicas, que têm um impacto muito importante na resistência ao choque térmico. A resistência à corrosão é uma característica importante das cerâmicas químicas (como bombas resistentes a ácidos), mas deve apresentar certas propriedades mecânicas para atender aos requisitos da indústria. Materiais supercondutores são difíceis de transformar em fios devido à sua alta concentração de gordura. Portanto, ainda não podem entrar na fase de aplicação prática. Em resumo, sejam cerâmicas estruturais ou funcionais, as propriedades mecânicas são as propriedades mais básicas dos materiais cerâmicos. O problema é que diferentes usos têm diferentes requisitos para propriedades mecânicas.

Este capítulo discute principalmente cerâmicas estruturais.

Vantagens da cerâmica

1. Características de desempenho dos materiais cerâmicos

Como todos sabemos, as ligações químicas de materiais metálicos (ouro puro ou ligas) são principalmente metais. Eles são compostos de átomos positivos de metal e nuvens de elétrons os preenchendo. Ligações metálicas não têm direcionalidade. Portanto, o metal tem boas propriedades de deformação plástica. Quanto às cerâmicas que ignoram compostos não metálicos, suas propriedades químicas são superiores às ligações covalentes e de saúde. Essa química tem forte direcionalidade e alta energia de ligação. Portanto, é difícil para os materiais cerâmicos sofrerem deformação plástica. Alta fragilidade e forte sensibilidade a rachaduras. Este é o calcanhar de Aquiles dos materiais cerâmicos. Mas é precisamente por causa desse tipo de ligação química que as cerâmicas estruturais têm uma série de propriedades especiais que são superiores aos materiais metálicos.

①Alta dureza determina sua excelente resistência ao desgaste;

②Alto ponto de chama. Certificou-se que possui excelente resistência ao calor;

③Alta estabilidade química. Isso garante boa resistência à corrosão.

Embora os materiais cerâmicos apresentem excelentes vantagens, sua desvantagem fatal — a fragilidade — limita seu desempenho e aplicações práticas. Portanto, a têmpera de cerâmicas tornou-se um tópico central na área de pesquisa de materiais cerâmicos, atraindo atenção mundial (consulte a seção sobre têmpera de cerâmicas para obter mais detalhes).

2. Comparação entre cerâmica moderna (avançada) e cerâmica tradicional

Cerâmica moderna comparada à cerâmica tradicional. Existem diferenças significativas na composição da matéria-prima, no processo de preparação, na estrutura organizacional e no desempenho.

Contraste entre cerâmica tradicional e cerâmica moderna