Materiali ceramichi

I materiali ceramichi muderni sò un novu tipu di ceramica chì sò sviluppati da a ceramica tradiziunale basata nantu à a ceramica speciale è anu caratteristiche distintive chì sò diffirenti di a ceramica tradiziunale. Hè longu andatu oltre u cuncettu è u scopu di a ceramica tradiziunale. Hè un pruduttu di tecnulugia alta è nova. Per quessa, i materiali ceramichi sò un sughjettu anticu è ghjovanu.

I materiali ceramichi chjamati muderni sò materiali inorganici non metallichi. Hè una di e trè categurie maiò di materiali muderni à fiancu di metalli è materiali organici. Hè ancu u ricunniscenza generale di tutti i materiali eccettu i materiali metallichi è i materiali organici. L'ughjettu di discussione in stu capitulu hè materiali ceramichi muderni o materiali inorganici muderni non metallichi.

I materiali ceramichi muderni anu connotazioni high-tech. Comparatu cù i materiali tradiziunali. Havi principalmente i seguenti trè caratteristiche:

(1) Basatu nantu à i bisogni di u sviluppu scientificu è tecnologicu mudernu. Hè u pruduttu di u sviluppu di a scienza è a tecnulugia muderna è hè un pruduttu high-tech.

(2) U prucessu di fabricazione hè cumplessu è esige a guida di i rializazioni scientifichi è tecnologichi muderni. Per quessa, hè un pruduttu tecnicu intensivi.

(3) Hà proprietà eccellenti è spiciali è ponu scuntrà i bisogni di l'industrii cummerciale è di a nova tecnulugia.

Classificazione di i materiali ceramichi

Cù u sviluppu di a pruduzzione è a scienza è a tecnulugia. I tipi di materiali ceramichi è prudutti sò in crescita ogni ghjornu. Per facilità a cunniscenza di e caratteristiche di diversi materiali o prudutti, sò generalmente classificate da diverse anguli.

1. Classificazione per cumpusizioni chimica

(1) Ceramica d'ossidu. Ci sò parechji tipi di ceramica d'ossidu, chì occupanu una pusizioni assai impurtante in a famiglia di ceramica. I ceramichi d'ossidu più cumunimenti usati sò Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) è spinel (MgAl2O3), etc. Al2O3 è SiO2 in ceramica sò largamente utilizati cum'è l'acciaio è l'alliati d'aluminiu in materiali metallici. Alcune ceramiche d'ossidu sò listate in a Tabella 11.1. I silicati appartenenu ancu à a serie di l'ossidu. Cum'è ZrsiO4. A chjama hà aspittatu. Ci sò ancu ossidi cumposti cum'è BaT, CgyiO; ecc cadenu ancu in sta categuria.

I materiali ceramichi sò classificati per a cumpusizioni chimica

(2) Ceramica Carbide. A ceramica di carburu hà generalmente un puntu di fusione più altu ch'è l'ossidi. I più cumunimenti usati sò SIC, SC, Phoenix C. TIC etc. Ceramica Carbide deve avè a prutezzione di l'atmosfera durante u prucessu di preparazione.

(3) Ceramica Amide. U clorur più utilizatu hè a-ji, chì hà eccellenti proprietà meccaniche cumplete è resistenza à alta temperatura. Inoltre, l'applicazioni di a ceramica di nitruru TZN, BN è AI sò diventate sempre più diffuse. C3N4, chì hè appena apparsu pocu tempu, hè previstu di avè un rendimentu megliu cà Si3O4.

(4) Quattru ceramica chimica. L'applicazioni di a ceramica boride ùn sò micca assai largu. Sò usati principarmenti cum'è additivi profondi o seconda fasi per esse aghjuntu à altre matrici ceramiche per migliurà u rendiment. Quelli cumunimenti usati include Ti, Zr &, etc.

2. Classificazione per prestazione è usu

(1) Ceramica strutturale. A ceramica strutturale hè aduprata cum'è materiali strutturali per a fabricazione di parti strutturali. Aduprà principalmente e so proprietà meccaniche. Forza enhanced, toughness, durezza, modulu, resistenza à l'usura, resistenza à a temperatura alta (forza di alta temperatura, resistenza di scossa termale, resistenza d'ablation), etc. A maiò parte di e quattru ceramiche classificate da a cumpusizioni chimica nucleari mintuati sopra sò ceramiche strutturali. Cum'è a petra AjZQ. 3N4 è ZX sò materiali ceramichi strutturali rappresentativi cù proprietà meccaniche superiori.

(2) Ceramica funziunale. A ceramica funziunale hè aduprata cum'è materiali funziunali per fabricà i dispusitivi funziunali, principarmenti utilizendu e so proprietà fisiche cum'è proprietà elettromagnetiche, proprietà termali, proprietà ottiche, proprietà biologiche, etc. Per esempiu ferrite. A ceramica ferroelettrica hè principalmente aduprata per e so proprietà elettromagnetiche. Hè aduprata per fà cumpunenti elettromagnetichi, a ceramica dielettrica hè aduprata per fà condensatori, è a ceramica piezoelettrica hè aduprata per fà sensori di spostamentu o di pressione. A ceramica elettrolitica solida pò esse usata per fà detectori d'ossigenu cù e so proprietà di trasferimentu di ioni. A bioceramica hè aduprata per fà ossi artificiali è denti artificiali. I materiali superconduttivi è e fibre ottiche appartenenu ancu à a categuria di ceramica funziunale.

Hè da nutà chì a classificazione sopra hè ancu relativa. Piuttostu chè esse assulutu, ùn ci hè qualchì volta un cunfini strettu trà a ceramica strutturale è a ceramica funzionale. Per certi materiali ceramichi, ci sò dui. Ceramica piezoelettrica. Ancu s'ellu pò esse classificatu com'è ceramica funziunale, hà ancu certi requisiti per e so proprietà meccaniche, cum'è a forza, a tenacità, a durezza è u modulu elasticu. Prima di tuttu, deve avè abbastanza forza per impediscenu danni quandu resistenu a forza E, cusì chì e caratteristiche piezoelectric cumuni pò esse rializatu. Inoltre, cum'è a ceramica strutturale d'alta temperatura o ceramiche resistenti à i scossa termale è resistenti à u focu per i pezzi di a nave spaziale, ancu s'elli appartenenu à a categuria di ceramica strutturale. Tuttavia, a resistenza di espansione termale ùn hè micca solu determinata da a so propria forza, a tenacità è u modulu, ma a conduttività termale è u coefficient di espansione termale sò ancu listessi cù e proprietà meccaniche, chì anu un impattu assai impurtante nantu à a resistenza di scossa termale. A resistenza à a corrosione hè una prestazione impurtante di a ceramica chimica (cum'è pompe resistenti à l'acidu), ma deve avè certe proprietà meccaniche per risponde à i bisogni di l'industria. I materiali superconduttori sò difficiuli di fà in fili perchè sò assai grassi. Dunque, ùn pò ancu entre in u stadiu di l'applicazione pratica. Per riassuntu, s'ellu hè ceramica strutturale o ceramica funziunale, e proprietà meccaniche sò e proprietà più basi di i materiali ceramichi. Hè solu chì diversi usi anu diverse esigenze per e proprietà meccaniche.

Stu capitulu discute principalmente a ceramica strutturale.

Vantaghji di a ceramica

1. Caratteristiche di rendiment di i materiali ceramichi

Comu tutti sapemu, i ligami chimichi di i materiali metallici (oru puru o ligami) sò soprattuttu metalli. Sò cumposti da atomi pusitivi di metalli è nuvuli elettroni chì li riempianu. I ligami di metalli ùn anu micca direzzione. Dunque, u metallu hà una bona proprietà di deformazione plastica. In quantu à a ceramica chì ignora i cumposti non metallichi, i so proprietà chimichi sò più altu ch'è a salute è i ligami covalenti. Questa chimica hà una forte direzzione è una alta energia di ligame. Per quessa, hè difficiule per i materiali ceramichi di suffriri a deformazione plastica. Alta fragilità è forte sensibilità crack. Questu hè u tallone d'Achille di materiali ceramichi. Ma hè precisamente per via di stu tipu di ligame chimicu chì a ceramica strutturale hà una serie di pruprietà speciale chì sò superiori à i materiali metallichi.

①L'alta durezza determina a so eccellente resistenza à l'usura;

② Puntu di fiamma altu. Determinatu chì hà una resistenza à u calore eccezziunale;

③Alta stabilità chimica. Determina chì hà una bona resistenza à a corrosione.

Ancu i materiali ceramichi anu tali vantaghji eccellenti. Tuttavia, u so svantaghju fatale - a fragilità - limita u so rendiment è l'applicazioni pratiche. Dunque, l'endurcimentu di a ceramica hè diventatu un tema core in u campu di a ricerca di materiali ceramichi chì attrae l'attenzione in u mondu (vede a sezione di indurimentu di ceramica per i dettagli).

2. Paraguni trà a ceramica muderna (avanzata) è a ceramica tradiziunale

A ceramica moderna paragunata à a ceramica tradiziunale. Ci sò differenzi significati in a cumpusizioni di a materia prima, u prucessu di preparazione, a struttura organizzativa è u rendiment.

Cuntrastu trà a ceramica tradiziunale è a ceramica muderna