Mga materyales na seramik

Ang mga modernong ceramic na materyales ay isang bagong uri ng ceramics na binuo mula sa tradisyonal na ceramics batay sa mga espesyal na ceramics at may mga natatanging katangian na naiiba sa tradisyonal na ceramics. Matagal na itong lumampas sa konsepto at saklaw ng tradisyonal na mga keramika. Ito ay isang produkto ng mataas at bagong teknolohiya. Samakatuwid, ang mga ceramic na materyales ay isang sinaunang at batang paksa.

Ang tinatawag na modernong ceramic na materyales ay mga hindi organikong materyales na hindi metal. Ito ay isa sa tatlong pangunahing kategorya ng mga modernong materyales kasama ng mga metal at organikong materyales. Ito rin ang pangkalahatang pagkilala sa lahat ng mga materyales maliban sa mga materyales na metal at mga organikong materyales. Ang layon ng talakayan sa kabanatang ito ay ang mga modernong ceramic na materyales o modernong inorganic na non-metallic na materyales.

Ang mga modernong ceramic na materyales ay may high-tech na konotasyon. Kung ikukumpara sa mga tradisyonal na materyales. Pangunahing mayroon itong sumusunod na tatlong katangian:

(1) Batay sa mga kinakailangan ng modernong pag-unlad ng siyensya at teknolohiya. Ito ay produkto ng pag-unlad ng modernong agham at teknolohiya at isang high-tech na produkto.

(2) Ang proseso ng pagmamanupaktura ay masalimuot at nangangailangan ng patnubay ng makabagong siyentipiko at teknolohikal na mga tagumpay. Samakatuwid, ito ay isang teknikal na produkto na masinsinang kaalaman.

(3) Ito ay may mahusay at espesyal na mga katangian at maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng komersyal at bagong teknolohiyang industriya.

Pag-uuri ng mga ceramic na materyales

Sa pag-unlad ng produksyon at agham at teknolohiya. Ang mga uri ng mga ceramic na materyales at produkto ay dumarami araw-araw. Upang mapadali ang pag-unawa sa mga katangian ng iba't ibang materyales o produkto, kadalasang inuuri ang mga ito mula sa iba't ibang anggulo.

1. Pag-uuri ayon sa komposisyon ng kemikal

(1) Oxide ceramics. Mayroong maraming mga uri ng oxide ceramics, na sumasakop sa isang napakahalagang posisyon sa ceramic family. Ang pinakakaraniwang ginagamit na oxide ceramics ay Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Ang Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) at spinel (MgAl2O3), atbp. Ang Al2O3 at SiO2 sa mga keramika ay kasinglawak ng paggamit ng bakal at aluminyo na mga haluang metal sa mga materyal na metal. Ang ilang oxide ceramics ay nakalista sa Talahanayan 11.1. Ang mga silicate ay kabilang din sa serye ng oxide. Tulad ng ZrsiO4. Naghintay ang tawag. Mayroon ding mga composite oxide tulad ng BaT, CgyiO; at iba pa ay nabibilang din sa kategoryang ito.

Ang mga ceramic na materyales ay inuri ayon sa komposisyon ng kemikal

(2) Carbide ceramics. Ang mga carbide ceramics ay karaniwang may mas mataas na punto ng pagkatunaw kaysa sa mga oxide. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay ang SIC, SC, Phoenix C. TIC atbp. Ang mga carbide ceramics ay dapat may proteksyon sa kapaligiran sa panahon ng proseso ng paghahanda.

(3) Amide ceramics. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na klorido ay a-ji, na may mahusay na komprehensibong mekanikal na mga katangian at mataas na temperatura na pagtutol. Bilang karagdagan, ang mga aplikasyon ng TZN, BN, at AI nitride ceramics ay lalong laganap. Ang C3N4, na kalalabas lang kamakailan, ay inaasahang magkakaroon ng mas mahusay na pagganap kaysa sa Si3O4.

(4) Apat na kemikal na keramika. Ang mga aplikasyon ng boride ceramics ay hindi masyadong malawak. Pangunahing ginagamit ang mga ito bilang malalim na mga additives o pangalawang yugto na idaragdag sa iba pang mga ceramic matrice upang mapabuti ang pagganap. Kasama sa mga karaniwang ginagamit ang Ti, Zr&, atbp.

2. Pag-uuri ayon sa pagganap at paggamit

(1) Mga istrukturang keramika. Ang mga istrukturang ceramics ay ginagamit bilang mga materyales sa istruktura sa paggawa ng mga bahagi ng istruktura. Pangunahing gamitin ang mga mekanikal na katangian nito. Pinahusay na lakas, tigas, tigas, modulus, wear resistance, mataas na temperatura resistance (high temperature strength, thermal shock resistance, ablation resistance), atbp. Karamihan sa apat na ceramics na inuri ayon sa nuclear chemical composition na binanggit sa itaas ay structural ceramics. Tulad ng AjZQ na bato. Ang 3N4 at ZX ay mga kinatawan ng structural ceramic na materyales na may higit na mataas na mekanikal na katangian.

(2) Mga gamit na keramika. Ang mga functional na ceramics ay ginagamit bilang mga functional na materyales sa paggawa ng mga functional na device, pangunahin gamit ang kanilang mga pisikal na katangian tulad ng electromagnetic properties, thermal properties, optical properties, biological properties, atbp. Halimbawa ferrite. Ang mga ferroelectric ceramics ay pangunahing ginagamit para sa kanilang mga electromagnetic properties. Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga electromagnetic na bahagi, dielectric ceramics ay ginagamit upang gumawa ng mga capacitor, at piezoelectric ceramics ay ginagamit upang gumawa ng displacement o pressure sensors. Ang solid electrolyte ceramics ay maaaring gamitin upang gumawa ng mga oxygen detector gamit ang kanilang mga katangian ng paglilipat ng ion. Ang bioceramics ay ginagamit upang gumawa ng mga artipisyal na buto at artipisyal na ngipin. Ang mga superconducting na materyales at optical fibers ay nabibilang din sa kategorya ng functional ceramics.

Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na ang pag-uuri sa itaas ay kamag-anak din. Sa halip na maging ganap, minsan ay walang mahigpit na hangganan sa pagitan ng structural ceramics at functional ceramics. Para sa ilang mga ceramic na materyales, mayroong pareho. Piezoelectric keramika. Bagama't maaari itong mauri bilang functional ceramics, mayroon din itong ilang mga kinakailangan para sa mga mekanikal na katangian nito, tulad ng lakas, tigas, tigas, at elastic modulus. Una sa lahat, dapat itong magkaroon ng sapat na lakas upang maiwasan ang pinsala kapag lumalaban sa puwersa ng E, upang makamit ang mga karaniwang katangian ng piezoelectric. Bilang karagdagan, tulad ng mga high-temperature structural ceramics o thermal shock-resistant at fire-resistant ceramics para sa spacecraft heat-proof parts, bagama't nabibilang sila sa kategorya ng structural ceramics. Gayunpaman, ang thermal expansion resistance ay hindi lamang natutukoy ng sarili nitong lakas, katigasan, at modulus, ngunit ang thermal conductivity at thermal expansion coefficient ay pareho din sa mga mekanikal na katangian, na may napakahalagang epekto sa thermal shock resistance. Ang paglaban sa kaagnasan ay isang mahalagang pagganap ng mga kemikal na ceramics (tulad ng mga pump na lumalaban sa acid), ngunit dapat itong magkaroon ng ilang partikular na mekanikal na katangian upang matugunan ang mga kinakailangan ng industriya. Mahirap gawing wire ang mga superconducting material dahil mataba ang mga ito. Samakatuwid, hindi pa ito makapasok sa praktikal na yugto ng aplikasyon. Kung susumahin, ito man ay structural ceramics o functional ceramics, ang mga mekanikal na katangian ay ang pinakapangunahing katangian ng mga ceramic na materyales. Ito ay lamang na ang iba't ibang mga gamit ay may iba't ibang mga kinakailangan para sa mga mekanikal na katangian.

Ang kabanatang ito ay pangunahing tumatalakay sa mga structural ceramics.

Mga kalamangan ng keramika

1. Mga katangian ng pagganap ng mga ceramic na materyales

Tulad ng alam nating lahat, ang mga kemikal na bono ng mga metal na materyales (purong ginto o haluang metal) ay halos mga metal. Binubuo ang mga ito ng mga metal na positibong atomo at mga ulap ng elektron na pumupuno sa kanila. Ang mga metal bond ay walang direksyon. Samakatuwid, ang metal ay may mahusay na mga katangian ng pagpapapangit ng plastik. Tulad ng para sa mga keramika na hindi pinapansin ang mga non-metallic compound, ang kanilang mga kemikal na katangian ay mas mataas kaysa sa kalusugan at covalent bond. Ang chemistry na ito ay may malakas na direksyon at mataas na nagbubuklod na enerhiya. Samakatuwid, mahirap para sa mga ceramic na materyales na sumailalim sa plastic deformation. Mataas na brittleness at malakas na crack sensitivity. Ito ang Achilles na takong ng mga ceramic na materyales. Ngunit tiyak na dahil sa ganitong uri ng bono ng kemikal na ang mga istrukturang keramika ay may isang serye ng mga espesyal na katangian na higit na mataas sa mga metal na materyales.

①Natutukoy ng mataas na tigas ang mahusay nitong paglaban sa pagsusuot;

②Mataas na punto ng apoy. Natukoy na mayroon itong natitirang init na paglaban;

③Mataas na katatagan ng kemikal. Tinutukoy nito na mayroon itong mahusay na paglaban sa kaagnasan.

Bagaman ang mga ceramic na materyales ay may napakahusay na pakinabang. Gayunpaman, ang nakamamatay na kawalan nito - ang brittleness - ay naglilimita sa pagganap at praktikal na mga aplikasyon nito. Samakatuwid, ang pagpapatigas ng mga ceramics ay naging pangunahing paksa sa larangan ng pananaliksik ng mga ceramic na materyales na umaakit ng atensyon sa buong mundo (tingnan ang seksyon ng pagpapatigas ng mga ceramics para sa mga detalye).

2. Paghahambing sa pagitan ng modernong (advanced) na mga keramika at tradisyonal na mga keramika

Mga modernong keramika kumpara sa tradisyonal na mga keramika. May mga makabuluhang pagkakaiba sa komposisyon ng hilaw na materyal, proseso ng paghahanda, istraktura ng organisasyon at pagganap.

Contrast sa pagitan ng tradisyonal na ceramics at modernong ceramics