Keramiek materiaal

Moderne keramiekmateriale is 'n nuwe soort keramiek wat ontwikkel word uit tradisionele keramiek gebaseer op spesiale keramiek en het kenmerkende eienskappe wat verskil van tradisionele keramiek. Dit het lank verder gegaan as die konsep en omvang van tradisionele keramiek. Dit is 'n produk van hoë en nuwe tegnologie. Daarom is keramiekmateriaal 'n antieke en jong onderwerp.

Die sogenaamde moderne keramiekmateriale is anorganiese nie-metaalmateriale. Dit is een van die drie hoofkategorieë van moderne materiale naas metale en organiese materiale. Dit is ook die algemene erkenning van alle materiale behalwe metaalmateriale en organiese materiale. Die onderwerp van bespreking in hierdie hoofstuk is moderne keramiekmateriale of moderne anorganiese nie-metaalmateriale.

Moderne keramiek materiaal het hoë-tegnologie konnotasies. In vergelyking met tradisionele materiale. Dit het hoofsaaklik die volgende drie kenmerke:

(1) Gebaseer op die vereistes van moderne wetenskaplike en tegnologiese ontwikkeling. Dit is die produk van die ontwikkeling van moderne wetenskap en tegnologie en is 'n hoë-tegnologie produk.

(2) Die vervaardigingsproses is kompleks en vereis die leiding van moderne wetenskaplike en tegnologiese prestasies. Daarom is dit 'n tegniese kennis-intensiewe produk.

(3) Dit het uitstekende en spesiale eienskappe en kan voldoen aan die vereistes van kommersiële en nuwe tegnologie industrieë.

Klassifikasie van keramiekmateriaal

Met die ontwikkeling van produksie en wetenskap en tegnologie. Die tipes keramiekmateriaal en produkte neem dag vir dag toe. Ten einde die begrip van die kenmerke van verskeie materiale of produkte te vergemaklik, word hulle gewoonlik vanuit verskillende hoeke geklassifiseer.

1. Klassifikasie volgens chemiese samestelling

(1) Oksied keramiek. Daar is baie tipes oksied keramiek, wat 'n baie belangrike posisie in die keramiek familie beklee. Die mees algemeen gebruikte oksied keramiek is Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulliet (3Al2O3.2SiO4) en spinel (MgAl2O3), ens. Al2O3 en SiO2 in keramiek word net so wyd gebruik as staal- en aluminiumlegerings in metaalmateriale. Sommige oksied keramiek word in Tabel 11.1 gelys. Silikate behoort ook tot die oksiedreeks. Soos ZrsiO4. Oproep het gewag. Daar is ook saamgestelde oksiede soos BaT, CgyiO; ens. val ook in hierdie kategorie.

Keramiekmateriaal word volgens chemiese samestelling geklassifiseer

(2) Karbied keramiek. Karbiedkeramiek het oor die algemeen 'n hoër smeltpunt as oksiede. Die mees algemeen gebruikte is SIC, SC, Phoenix C. TIC ens. Karbiedkeramiek moet atmosfeerbeskerming hê tydens die voorbereidingsproses.

(3) Amied keramiek. Die mees gebruikte chloried is a-ji, wat uitstekende omvattende meganiese eienskappe en hoë temperatuurweerstand het. Daarbenewens word die toepassings van TZN-, BN- en KI-nitriedkeramiek toenemend wydverspreid. C3N4, wat pas onlangs verskyn het, sal na verwagting beter werkverrigting as Si3O4 hê.

(4) Vier chemiese keramiek. Die toepassings van boride keramiek is nie baie wyd nie. Hulle word hoofsaaklik as diep bymiddels of tweede fases gebruik om by ander keramiekmatrikse gevoeg te word om werkverrigting te verbeter. Die algemeen gebruikte sluit in Ti, Zr&, ens.

2. Klassifikasie volgens prestasie en gebruik

(1) Strukturele keramiek. Strukturele keramiek word as strukturele materiale gebruik om strukturele dele te vervaardig. Gebruik hoofsaaklik sy meganiese eienskappe. Verbeterde sterkte, taaiheid, hardheid, modulus, slytasie weerstand, hoë temperatuur weerstand (hoë temperatuur sterkte, termiese skok weerstand, ablasie weerstand), ens. Die meeste van die vier keramiek geklassifiseer volgens kern chemiese samestelling hierbo genoem is strukturele keramiek. Soos AjZQ klip. 3N4 en ZX is verteenwoordigende strukturele keramiekmateriale met voortreflike meganiese eienskappe.

(2) Funksionele keramiek. Funksionele keramiek word as funksionele materiale gebruik om funksionele toestelle te vervaardig, hoofsaaklik deur gebruik te maak van hul fisiese eienskappe soos elektromagnetiese eienskappe, termiese eienskappe, optiese eienskappe, biologiese eienskappe, ens. Byvoorbeeld ferriet. Ferro-elektriese keramiek word hoofsaaklik gebruik vir hul elektromagnetiese eienskappe. Dit word gebruik om elektromagnetiese komponente te maak, diëlektriese keramiek word gebruik om kapasitors te maak, en piëzo-elektriese keramiek word gebruik om verplasings- of druksensors te maak. Vaste elektroliet keramiek kan gebruik word om suurstofdetektors te maak deur hul ioonoordrag eienskappe te gebruik. Biokeramiek word gebruik om kunsbene en kunsmatige tande te maak. Supergeleidende materiale en optiese vesels behoort ook tot die kategorie van funksionele keramiek.

Dit is die moeite werd om te noem dat die bogenoemde klassifikasie ook relatief is. Eerder as om absoluut te wees, is daar soms geen streng grens tussen strukturele keramiek en funksionele keramiek nie. Vir sommige keramiekmateriale is daar albei. Piëzo-elektriese keramiek. Alhoewel dit as funksionele keramiek geklassifiseer kan word, het dit ook sekere vereistes vir sy meganiese eienskappe, soos sterkte, taaiheid, hardheid en elastiese modulus. Eerstens moet dit voldoende sterkte hê om skade te voorkom wanneer dit E-krag weerstaan, sodat gemeenskaplike piëso-elektriese eienskappe bereik kan word. Daarbenewens, soos hoë-temperatuur strukturele keramiek of termiese skokbestande en brandbestande keramiek vir ruimtetuie hittebestande dele, hoewel hulle behoort tot die kategorie van strukturele keramiek. Die termiese uitsettingsweerstand word egter nie net deur sy eie sterkte, taaiheid en modulus bepaal nie, maar die termiese geleidingsvermoë en termiese uitsettingskoëffisiënt is ook dieselfde as die meganiese eienskappe, wat 'n baie belangrike impak op die termiese skokweerstand het. Korrosiebestandheid is 'n belangrike prestasie van chemiese keramiek (soos suurbestande pompe), maar dit moet sekere meganiese eienskappe hê om aan die vereistes van die industrie te voldoen. Supergeleidende materiale is moeilik om in drade te maak omdat dit baie vetterig is. Daarom kan dit nog nie die praktiese toepassingstadium betree nie. Om op te som, of dit nou strukturele keramiek of funksionele keramiek is, meganiese eienskappe is die mees basiese eienskappe van keramiek materiale. Dit is net dat verskillende gebruike verskillende vereistes vir meganiese eienskappe het.

Hierdie hoofstuk bespreek hoofsaaklik strukturele keramiek.

Voordele van keramiek

1. Prestasie-eienskappe van keramiekmateriale

Soos ons almal weet, is die chemiese bindings van metaalmateriale (suiwer goud of legerings) meestal metale. Hulle bestaan ​​uit metaal positiewe atome en elektronwolke wat hulle vul. Metaalbindings het geen rigting nie. Daarom het die metaal goeie plastiese vervormingseienskappe. Wat keramiek betref wat nie-metaalverbindings ignoreer, is hul chemiese eienskappe hoër as gesondheids- en kovalente bindings. Hierdie chemie het sterk rigting en hoë bindingsenergie. Daarom is dit moeilik vir keramiekmateriaal om plastiese vervorming te ondergaan. Hoë brosheid en sterk kraaksensitiwiteit. Dit is die Achilleshiel van keramiekmateriaal. Maar dit is juis as gevolg van hierdie tipe chemiese binding dat strukturele keramiek 'n reeks spesiale eienskappe het wat beter is as metaalmateriale.

①Hoë hardheid bepaal sy uitstekende slytasieweerstand;

② Hoë vlampunt. Vasbeslote dat dit uitstekende hittebestandheid het;

③ Hoë chemiese stabiliteit. Dit bepaal dat dit goeie korrosiebestandheid het.

Alhoewel keramiekmateriaal sulke uitstekende voordele het. Die noodlottige nadeel daarvan - brosheid - beperk egter die werkverrigting en praktiese toepassings daarvan. Daarom het die verharding van keramiek 'n kernonderwerp op die gebied van keramiekmateriaalnavorsing geword wat wêreldwyd aandag trek (sien die afdeling vir verharding van keramiek vir besonderhede).

2. Vergelyking tussen moderne (gevorderde) keramiek en tradisionele keramiek

Moderne keramiek in vergelyking met tradisionele keramiek. Daar is beduidende verskille in grondstofsamestelling, voorbereidingsproses, organisasiestruktuur en prestasie.

Kontras tussen tradisionele keramiek en moderne keramiek