Materiale ceramice

Materialele ceramice moderne sunt un nou tip de ceramică care sunt dezvoltate din ceramica tradițională bazată pe ceramică specială și au caracteristici distinctive care sunt diferite de ceramica tradițională. A depășit de mult conceptul și domeniul de aplicare al ceramicii tradiționale. Este un produs de înaltă și nouă tehnologie. Prin urmare, materialele ceramice sunt un subiect străvechi și tânăr.

Așa-numitele materiale ceramice moderne sunt materiale anorganice nemetalice. Este una dintre cele trei mari categorii de materiale moderne, alături de metale și materiale organice. Este, de asemenea, recunoașterea generală a tuturor materialelor, cu excepția materialelor metalice și a materialelor organice. Obiectul de discuție în acest capitol îl reprezintă materialele ceramice moderne sau materialele anorganice moderne nemetalice.

Materialele ceramice moderne au conotații de înaltă tehnologie. În comparație cu materialele tradiționale. Are în principal următoarele trei caracteristici:

(1) Pe baza cerințelor dezvoltării științifice și tehnologice moderne. Este produsul dezvoltării științei și tehnologiei moderne și este un produs de înaltă tehnologie.

(2) Procesul de fabricație este complex și necesită îndrumarea realizărilor științifice și tehnologice moderne. Prin urmare, este un produs intensiv în cunoștințe tehnice.

(3) Are proprietăți excelente și speciale și poate îndeplini cerințele industriilor comerciale și ale noilor tehnologii.

Clasificarea materialelor ceramice

Odată cu dezvoltarea producției și a științei și tehnologiei. Tipurile de materiale și produse ceramice cresc pe zi ce trece. Pentru a facilita înțelegerea caracteristicilor diferitelor materiale sau produse, acestea sunt de obicei clasificate din unghiuri diferite.

1. Clasificare după compoziția chimică

(1) Ceramica oxidică. Există multe tipuri de ceramică oxidică, care ocupă o poziție foarte importantă în familia ceramicii. Cele mai frecvent utilizate ceramicii oxidice sunt Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullita (3Al2O3.2SiO4) și spinelul (MgAl2O3), etc. Al2O3 și SiO2 în ceramică sunt la fel de utilizate pe scară largă ca oțelul și aliajele de aluminiu din materialele metalice. Unele ceramice oxidice sunt enumerate în Tabelul 11.1. Silicații aparțin și ei seriei oxizilor. Cum ar fi ZrsiO4. Apelul a așteptat. Există și oxizi compoziți precum BaT, CgyiO; etc. intră de asemenea în această categorie.

Materialele ceramice sunt clasificate după compoziția chimică

(2) Ceramica cu carbură. Ceramica cu carbură are în general un punct de topire mai mare decât oxizii. Cele mai frecvent utilizate sunt SIC, SC, Phoenix C. TIC etc. Ceramica cu carbură trebuie să aibă protecție atmosferică în timpul procesului de preparare.

(3) Ceramica amidă. Cea mai utilizată clorură este a-ji, care are proprietăți mecanice cuprinzătoare excelente și rezistență la temperaturi ridicate. În plus, aplicațiile ceramicii cu nitrură TZN, BN și AI devin din ce în ce mai răspândite. C3N4, care tocmai a apărut recent, este de așteptat să aibă performanțe mai bune decât Si3O4.

(4) Patru ceramici chimice. Aplicațiile ceramicii cu boruri nu sunt foarte largi. Ele sunt utilizate în principal ca aditivi profundi sau faze secundare pentru a fi adăugate altor matrice ceramice pentru a îmbunătăți performanța. Cele utilizate în mod obișnuit includ Ti, Zr& etc.

2. Clasificarea după performanță și utilizare

(1) Ceramica structurală. Ceramica structurală este folosită ca materiale structurale pentru fabricarea pieselor structurale. Utilizați în principal proprietățile sale mecanice. Rezistență sporită, tenacitate, duritate, modul, rezistență la uzură, rezistență la temperaturi ridicate (rezistență la temperatură ridicată, rezistență la șoc termic, rezistență la ablație), etc. Majoritatea celor patru ceramice clasificate după compoziția chimică nucleară menționate mai sus sunt ceramice structurale. Cum ar fi piatra AjZQ. 3N4 și ZX sunt materiale ceramice structurale reprezentative cu proprietăți mecanice superioare.

(2) Ceramica funcțională. Ceramica funcțională este utilizată ca materiale funcționale pentru fabricarea dispozitivelor funcționale, folosind în principal proprietățile lor fizice, cum ar fi proprietățile electromagnetice, proprietățile termice, proprietățile optice, proprietățile biologice etc. De exemplu ferita. Ceramica ferroelectrică este utilizată în principal pentru proprietățile lor electromagnetice. Este folosit pentru a face componente electromagnetice, ceramica dielectrică este folosită pentru a face condensatoare, iar ceramica piezoelectrică este folosită pentru a face senzori de deplasare sau presiune. Ceramica cu electroliți solidi poate fi utilizată pentru a realiza detectoare de oxigen folosind proprietățile lor de transfer ionic. Bioceramica este folosită pentru a face oase artificiale și dinți artificiali. Materialele supraconductoare și fibrele optice aparțin și ele categoriei ceramicii funcționale.

De menționat că și clasificarea de mai sus este relativă. În loc să fie absolut, uneori nu există o limită strictă între ceramica structurală și ceramica funcțională. Pentru unele materiale ceramice, există ambele. Ceramica piezoelectrică. Deși poate fi clasificată ca ceramică funcțională, are și anumite cerințe pentru proprietățile sale mecanice, cum ar fi rezistența, tenacitatea, duritatea și modulul de elasticitate. În primul rând, trebuie să aibă suficientă rezistență pentru a preveni deteriorarea atunci când rezistă la forța E, astfel încât să poată fi realizate caracteristici piezoelectrice comune. În plus, cum ar fi ceramica structurală la temperatură înaltă sau ceramica rezistentă la șocuri termice și la foc pentru piesele termorezistente a navelor spațiale, deși acestea aparțin categoriei ceramicii structurale. Cu toate acestea, rezistența la dilatare termică nu este determinată numai de propria sa rezistență, tenacitate și modul, dar conductivitatea termică și coeficientul de dilatare termică sunt, de asemenea, aceleași cu proprietățile mecanice, care au un impact foarte important asupra rezistenței la șoc termic. Rezistența la coroziune este o performanță importantă a ceramicii chimice (cum ar fi pompele rezistente la acizi), dar trebuie să aibă anumite proprietăți mecanice pentru a satisface cerințele industriei. Materialele supraconductoare sunt dificil de transformat în fire, deoarece sunt foarte grase. Prin urmare, nu poate intra încă în stadiul de aplicare practică. În concluzie, fie că este vorba de ceramică structurală sau ceramică funcțională, proprietățile mecanice sunt cele mai de bază proprietăți ale materialelor ceramice. Doar că diferitele utilizări au cerințe diferite pentru proprietățile mecanice.

Acest capitol discută în principal ceramica structurală.

Avantajele ceramicii

1. Caracteristicile de performanță ale materialelor ceramice

După cum știm cu toții, legăturile chimice ale materialelor metalice (aur pur sau aliaje) sunt în mare parte metale. Ele sunt compuse din atomi pozitivi de metal și nori de electroni care îi umplu. Legăturile metalice nu au direcționalitate. Prin urmare, metalul are proprietăți bune de deformare plastică. În ceea ce privește ceramica care ignoră compușii nemetalici, proprietățile lor chimice sunt mai mari decât sănătatea și legăturile covalente. Această chimie are o direcționalitate puternică și o energie de legare ridicată. Prin urmare, este dificil ca materialele ceramice să sufere deformare plastică. fragilitate ridicată și sensibilitate puternică la fisuri. Acesta este călcâiul lui Ahile al materialelor ceramice. Dar tocmai datorită acestui tip de legătură chimică ceramica structurală are o serie de proprietăți speciale superioare materialelor metalice.

① Duritatea ridicată determină rezistența sa excelentă la uzură;

② Punct de flacără ridicat. S-a stabilit că are o rezistență remarcabilă la căldură;

③ Stabilitate chimică ridicată. Determină că are o rezistență bună la coroziune.

Deși materialele ceramice au avantaje atât de excelente. Cu toate acestea, dezavantajul său fatal - fragilitatea - îi limitează performanța și aplicațiile practice. Prin urmare, călirea ceramicii a devenit un subiect de bază în domeniul cercetării materialelor ceramice care atrage atenția la nivel mondial (a se vedea secțiunea Călirea ceramicii pentru detalii).

2. Comparatie intre ceramica moderna (avansata) si ceramica traditionala

Ceramica modernă în comparație cu ceramica tradițională. Există diferențe semnificative în compoziția materiei prime, procesul de preparare, structura organizatorică și performanță.

Contrastul dintre ceramica tradițională și ceramica modernă