Керамічні матеріали

Сучасні керамічні матеріали - це новий тип кераміки, який розроблений із традиційної кераміки на основі спеціальної кераміки та має відмінні характеристики, відмінні від традиційної кераміки. Вона давно вийшла за рамки традиційної кераміки. Це продукт високих і нових технологій. Тому керамічні матеріали – предмет давній і молодий.

Так звані сучасні керамічні матеріали - це неорганічні неметалічні матеріали. Це одна з трьох основних категорій сучасних матеріалів поряд з металами та органічними матеріалами. Це також загальне визнання всіх матеріалів, крім металевих матеріалів і органічних матеріалів. Об'єктом обговорення в цьому розділі є сучасні керамічні матеріали або сучасні неорганічні неметалічні матеріали.

Сучасні керамічні матеріали мають високотехнологічний відтінок. У порівнянні з традиційними матеріалами. В основному він має такі три характеристики:

(1) На основі вимог сучасного науково-технічного розвитку. Це продукт розвитку сучасної науки і техніки і є високотехнологічним продуктом.

(2) Виробничий процес складний і вимагає орієнтації на сучасні науково-технічні досягнення. Тому це технічний наукомісткий продукт.

(3) Він має чудові та спеціальні властивості та може задовольнити вимоги промисловості комерційних та нових технологій.

Класифікація керамічних матеріалів

З розвитком виробництва і науки і техніки. Видів керамічних матеріалів і виробів з кожним днем ​​стає все більше. Щоб полегшити розуміння характеристик різних матеріалів або виробів, їх зазвичай класифікують з різних точок зору.

1. Класифікація за хімічним складом

(1) Оксидна кераміка. Існує багато видів оксидної кераміки, яка займає дуже важливе місце в сімействі кераміки. Найбільш часто використовуваними оксидними кераміками є Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, муліт (3Al2O3.2SiO4) і шпінель (MgAl2O3) тощо. Al2O3 і SiO2 в кераміці так само широко використовуються, як сталь і алюмінієві сплави в металевих матеріалах. Деякі види оксидної кераміки наведено в таблиці 11.1. Силікати також належать до ряду оксидів. Такі як ZrsiO4. Дзвінок зачекався. Існують також такі складні оксиди, як BaT, CgyiO; тощо також підпадають під цю категорію.

Керамічні матеріали класифікують за хімічним складом

(2) Карбідна кераміка. Карбідна кераміка зазвичай має вищу температуру плавлення, ніж оксиди. Найбільш часто використовуваними є SIC, SC, Phoenix C. TIC тощо. Карбідна кераміка повинна мати захист від атмосфери під час процесу підготовки.

(3) Амідна кераміка. Найбільш широко використовуваним хлоридом є a-ji, який має чудові комплексні механічні властивості та стійкість до високих температур. Крім того, застосування нітридної кераміки TZN, BN та AI набуває все більшого поширення. Очікується, що C3N4, який нещодавно з’явився, матиме кращі характеристики, ніж Si3O4.

(4) Чотири хімічні кераміки. Застосування боридної кераміки не дуже широке. Вони в основному використовуються як глибокі добавки або другі фази для додавання до інших керамічних матриць для покращення продуктивності. Зазвичай використовувані включають Ti, Zr& тощо.

2. Класифікація за характеристиками та використанням

(1) Конструкційна кераміка. Конструкційна кераміка використовується як конструкційний матеріал для виготовлення деталей конструкцій. В основному використовують його механічні властивості. Підвищена міцність, в’язкість, твердість, модуль, зносостійкість, стійкість до високих температур (міцність при високій температурі, стійкість до термічного удару, стійкість до абляції) тощо. Більшість із чотирьох керамічних матеріалів, класифікованих за ядерно-хімічним складом, згаданих вище, є конструкційною керамікою. Такий як камінь AjZQ. 3N4 і ZX є типовими конструкційними керамічними матеріалами з чудовими механічними властивостями.

(2) Функціональна кераміка. Функціональна кераміка використовується як функціональний матеріал для виготовлення функціональних пристроїв, в основному з використанням її фізичних властивостей, таких як електромагнітні властивості, теплові властивості, оптичні властивості, біологічні властивості тощо. Наприклад, ферит. Сегнетоелектрична кераміка використовується в основному через її електромагнітні властивості. Він використовується для виготовлення електромагнітних компонентів, діелектрична кераміка використовується для виготовлення конденсаторів, а п’єзоелектрична кераміка використовується для виготовлення датчиків переміщення або тиску. Кераміку з твердим електролітом можна використовувати для виготовлення детекторів кисню, використовуючи її властивості переносу іонів. Біокераміка використовується для виготовлення штучних кісток і штучних зубів. Надпровідні матеріали та оптичні волокна також належать до категорії функціональної кераміки.

Варто зазначити, що наведена вище класифікація є відносною. Замість того, щоб бути абсолютним, іноді не існує суворої межі між структурною керамікою та функціональною керамікою. Для деяких керамічних матеріалів існує і те, і інше. П'єзоелектрична кераміка. Хоча її можна класифікувати як функціональну кераміку, вона також має певні вимоги до своїх механічних властивостей, таких як міцність, в’язкість, твердість і модуль пружності. Перш за все, він повинен мати достатню міцність, щоб запобігти пошкодженню під час протистояння силі E, щоб можна було досягти загальних п’єзоелектричних характеристик. Крім того, такі як високотемпературна конструкційна кераміка або термоударостійка та вогнетривка кераміка для жаростійких частин космічних кораблів, хоча вони належать до категорії конструкційної кераміки. Однак опір тепловому розширенню визначається не тільки його власною міцністю, в'язкістю та модулем, але теплопровідність і коефіцієнт теплового розширення також є такими ж, як і механічні властивості, які мають дуже важливий вплив на опір термічному удару. Стійкість до корозії є важливою характеристикою хімічної кераміки (наприклад, кислотостійких насосів), але вона повинна мати певні механічні властивості, щоб відповідати вимогам промисловості. З надпровідних матеріалів важко виготовляти дроти, оскільки вони містять велику кількість жиру. Тому він поки не може вийти на етап практичного застосування. Підводячи підсумок, будь то конструкційна кераміка чи функціональна кераміка, механічні властивості є основними властивостями керамічних матеріалів. Просто різне використання має різні вимоги до механічних властивостей.

У цьому розділі в основному розглядається конструкційна кераміка.

Переваги кераміки

1. Експлуатаційні характеристики керамічних матеріалів

Як ми всі знаємо, хімічні зв’язки металевих матеріалів (чистого золота або сплавів) складаються переважно з металів. Вони складаються з позитивних атомів металу та електронних хмар, що їх заповнюють. Металеві зв'язки не мають спрямованості. Тому метал має хороші властивості пластичної деформації. Що стосується кераміки, яка ігнорує неметалічні сполуки, то її хімічні властивості вищі за міцність і ковалентний зв'язок. Ця хімія має сильну спрямованість і високу енергію зв’язку. Тому керамічні матеріали важко піддаються пластичній деформації. Висока крихкість і сильна чутливість до розтріскування. Це ахіллесова п'ята керамічних матеріалів. Але саме через цей тип хімічного зв’язку конструкційна кераміка має ряд особливих властивостей, які перевершують металеві матеріали.

①Висока твердість визначає його відмінну зносостійкість;

②Висока температура полум'я. Визначено, що він має виняткову термостійкість;

③Висока хімічна стабільність. Це визначає його хорошу стійкість до корозії.

Хоча керамічні матеріали мають такі чудові переваги. Однак його фатальний недолік — крихкість — обмежує його продуктивність і практичне застосування. Таким чином, загартування кераміки стало основною темою в галузі дослідження керамічних матеріалів, яка привертає увагу в усьому світі (дивіться розділ про загартування кераміки для деталей).

2. Порівняння сучасної (передової) кераміки з традиційною керамікою

Сучасна кераміка в порівнянні з традиційною керамікою. Існують значні відмінності у складі сировини, процесі підготовки, організаційній структурі та продуктивності.

Контраст між традиційною та сучасною керамікою