Materials ceràmics

Els materials ceràmics moderns són un nou tipus de ceràmica que es desenvolupen a partir de la ceràmica tradicional basada en ceràmiques especials i tenen característiques distintives diferents de la ceràmica tradicional. Fa temps que ha anat més enllà del concepte i l'abast de la ceràmica tradicional. És un producte d'alta i nova tecnologia. Per tant, els materials ceràmics són un tema antic i jove.

Els anomenats materials ceràmics moderns són materials inorgànics no metàl·lics. És una de les tres grans categories de materials moderns juntament amb els metalls i els materials orgànics. També és el reconeixement general de tots els materials excepte els materials metàl·lics i els materials orgànics. L'objecte de discussió en aquest capítol són els materials ceràmics moderns o els materials moderns inorgànics no metàl·lics.

Els materials ceràmics moderns tenen connotacions d'alta tecnologia. En comparació amb els materials tradicionals. Té principalment les tres característiques següents:

(1) Basat en els requisits del desenvolupament científic i tecnològic modern. És el producte del desenvolupament de la ciència i la tecnologia modernes i és un producte d'alta tecnologia.

(2) El procés de fabricació és complex i requereix l'orientació dels èxits científics i tecnològics moderns. Per tant, és un producte intensiu en coneixements tècnics.

(3) Té propietats excel·lents i especials i pot satisfer els requisits de les indústries comercials i de noves tecnologies.

Classificació dels materials ceràmics

Amb el desenvolupament de la producció i la ciència i la tecnologia. Els tipus de materials i productes ceràmics augmenten dia a dia. Per tal de facilitar la comprensió de les característiques de diversos materials o productes, se solen classificar des de diferents angles.

1. Classificació per composició química

(1) Ceràmica d'òxid. Hi ha molts tipus de ceràmiques d'òxid, que ocupen una posició molt important a la família de les ceràmiques. Les ceràmiques d'òxid més utilitzades són Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullita (3Al2O3.2SiO4) i espinela (MgAl2O3), etc. Al2O3 i SiO2 en ceràmica són tan utilitzats com l'acer i els aliatges d'alumini en materials metàl·lics. Algunes ceràmiques d'òxid es mostren a la taula 11.1. Els silicats també pertanyen a la sèrie dels òxids. Com ara ZrsiO4. La trucada ha esperat. També hi ha òxids compostos com BaT, CgyiO; etc. també entren en aquesta categoria.

Els materials ceràmics es classifiquen per composició química

(2) Ceràmica de carbur. Les ceràmiques de carbur generalment tenen un punt de fusió més alt que els òxids. Els més utilitzats són SIC, SC, Phoenix C. TIC etc. Les ceràmiques de carbur ha de tenir protecció atmosfèrica durant el procés de preparació.

(3) Ceràmica amida. El clorur més utilitzat és l'a-ji, que té excel·lents propietats mecàniques completes i resistència a altes temperatures. A més, les aplicacions de ceràmica de nitrur TZN, BN i AI s'estan estenent cada cop més. S'espera que C3N4, que acaba d'aparèixer recentment, tingui un millor rendiment que Si3O4.

(4) Quatre ceràmiques químiques. Les aplicacions de la ceràmica borur no són molt àmplies. S'utilitzen principalment com a additius profunds o segones fases per afegir-se a altres matrius ceràmiques per millorar el rendiment. Els que s'utilitzen habitualment inclouen Ti, Zr&, etc.

2. Classificació per rendiment i ús

(1) Ceràmica estructural. La ceràmica estructural s'utilitza com a materials estructurals per fabricar peces estructurals. Utilitzeu principalment les seves propietats mecàniques. Resistència millorada, tenacitat, duresa, mòdul, resistència al desgast, resistència a altes temperatures (resistència a alta temperatura, resistència al xoc tèrmic, resistència a l'ablació), etc. La majoria de les quatre ceràmiques classificades per composició química nuclear esmentades anteriorment són ceràmiques estructurals. Com ara la pedra AjZQ. 3N4 i ZX són materials ceràmics estructurals representatius amb propietats mecàniques superiors.

(2) Ceràmica funcional. Les ceràmiques funcionals s'utilitzen com a materials funcionals per fabricar dispositius funcionals, utilitzant principalment les seves propietats físiques com ara propietats electromagnètiques, propietats tèrmiques, propietats òptiques, propietats biològiques, etc. Per exemple, la ferrita. La ceràmica ferroelèctrica s'utilitza principalment per les seves propietats electromagnètiques. S'utilitza per fabricar components electromagnètics, la ceràmica dielèctrica s'utilitza per fabricar condensadors i la ceràmica piezoelèctrica s'utilitza per fabricar sensors de desplaçament o pressió. La ceràmica d'electròlit sòlid es pot utilitzar per fer detectors d'oxigen utilitzant les seves propietats de transferència d'ions. La bioceràmica s'utilitza per fer ossos artificials i dents artificials. Els materials superconductors i les fibres òptiques també pertanyen a la categoria de ceràmica funcional.

Val a dir que la classificació anterior també és relativa. En lloc de ser absolut, de vegades no hi ha un límit estricte entre la ceràmica estructural i la ceràmica funcional. Per a alguns materials ceràmics, hi ha tots dos. Ceràmica piezoelèctrica. Tot i que es pot classificar com a ceràmica funcional, també té certs requisits per les seves propietats mecàniques, com ara la resistència, la tenacitat, la duresa i el mòdul elàstic. En primer lloc, ha de tenir la força suficient per evitar danys en suportar la força E, de manera que es puguin aconseguir característiques piezoelèctriques comunes. A més, com ara ceràmica estructural d'alta temperatura o ceràmica resistent al xoc tèrmic i resistent al foc per a peces a prova de calor de naus espacials, encara que pertanyen a la categoria de ceràmica estructural. Tanmateix, la resistència a l'expansió tèrmica no només està determinada per la seva pròpia força, duresa i mòdul, sinó que la conductivitat tèrmica i el coeficient d'expansió tèrmica també són els mateixos que les propietats mecàniques, que tenen un impacte molt important en la resistència al xoc tèrmic. La resistència a la corrosió és un rendiment important de la ceràmica química (com les bombes resistents a l'àcid), però ha de tenir certes propietats mecàniques per satisfer els requisits de la indústria. Els materials superconductors són difícils de convertir en cables perquè són molt grassos. Per tant, encara no pot entrar en l'etapa d'aplicació pràctica. En resum, tant si es tracta de ceràmica estructural com de ceràmica funcional, les propietats mecàniques són les propietats més bàsiques dels materials ceràmics. És només que els diferents usos tenen diferents requisits de propietats mecàniques.

Aquest capítol tracta principalment la ceràmica estructural.

Avantatges de la ceràmica

1. Característiques de rendiment dels materials ceràmics

Com tots sabem, els enllaços químics dels materials metàl·lics (or pur o aliatges) són majoritàriament metalls. Estan formats per àtoms positius metàl·lics i núvols d'electrons que els omplen. Els enllaços metàl·lics no tenen direccionalitat. Per tant, el metall té bones propietats de deformació plàstica. Pel que fa a les ceràmiques que ignoren els compostos no metàl·lics, les seves propietats químiques són superiors a la salut i als enllaços covalents. Aquesta química té una forta direccionalitat i una alta energia d'unió. Per tant, és difícil que els materials ceràmics pateixin una deformació plàstica. Alta fragilitat i forta sensibilitat a les esquerdes. Aquest és el taló d'Aquil·les dels materials ceràmics. Però és precisament per aquest tipus d'enllaç químic que les ceràmiques estructurals tenen una sèrie de propietats especials que són superiors als materials metàl·lics.

① L'alta duresa determina la seva excel·lent resistència al desgast;

② Punt de flama alt. Determinat que té una resistència a la calor excepcional;

③ Alta estabilitat química. Determina que té una bona resistència a la corrosió.

Tot i que els materials ceràmics tenen avantatges tan excel·lents. No obstant això, el seu desavantatge fatal, la fragilitat, limita el seu rendiment i aplicacions pràctiques. Per tant, l'enduriment de la ceràmica s'ha convertit en un tema central en el camp de la investigació de materials ceràmics que crida l'atenció a tot el món (vegeu la secció d'enduriment de la ceràmica per a més detalls).

2. Comparació entre ceràmica moderna (avançada) i ceràmica tradicional

Ceràmica moderna comparada amb ceràmica tradicional. Hi ha diferències significatives en la composició de la matèria primera, el procés de preparació, l'estructura organitzativa i el rendiment.

Contrast entre la ceràmica tradicional i la ceràmica moderna