Deunyddiau ceramig

Mae deunyddiau cerameg modern yn fath newydd o gerameg sy'n cael eu datblygu o serameg traddodiadol yn seiliedig ar serameg arbennig ac mae ganddynt nodweddion nodedig sy'n wahanol i serameg traddodiadol. Mae wedi mynd y tu hwnt i gysyniad a chwmpas cerameg draddodiadol ers amser maith. Mae'n gynnyrch technoleg uchel a newydd. Felly, mae deunyddiau ceramig yn bwnc hynafol ac ifanc.

Mae'r deunyddiau ceramig modern fel y'u gelwir yn ddeunyddiau anfetelaidd anorganig. Mae'n un o'r tri phrif gategori o ddeunyddiau modern ochr yn ochr â metelau a deunyddiau organig. Mae hefyd yn gydnabyddiaeth gyffredinol o'r holl ddeunyddiau ac eithrio deunyddiau metel a deunyddiau organig. Gwrthrych y drafodaeth yn y bennod hon yw deunyddiau cerameg modern neu ddeunyddiau modern anorganig anfetelaidd.

Mae gan ddeunyddiau cerameg modern arwyddocâd uwch-dechnoleg. O'i gymharu â deunyddiau traddodiadol. Mae ganddo'r tair nodwedd ganlynol yn bennaf:

(1) Yn seiliedig ar ofynion datblygiad gwyddonol a thechnolegol modern. Mae'n gynnyrch datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg fodern ac mae'n gynnyrch uwch-dechnoleg.

(2) Mae'r broses weithgynhyrchu yn gymhleth ac yn gofyn am arweiniad cyflawniadau gwyddonol a thechnolegol modern. Felly, mae'n gynnyrch technegol gwybodaeth-ddwys.

(3) Mae ganddo eiddo rhagorol ac arbennig a gall fodloni gofynion diwydiannau masnachol a thechnoleg newydd.

Dosbarthiad deunyddiau ceramig

Gyda datblygiad cynhyrchu a gwyddoniaeth a thechnoleg. Mae'r mathau o ddeunyddiau a chynhyrchion ceramig yn cynyddu o ddydd i ddydd. Er mwyn hwyluso dealltwriaeth o nodweddion deunyddiau neu gynhyrchion amrywiol, maent fel arfer yn cael eu dosbarthu o wahanol onglau.

1. Dosbarthiad yn ôl cyfansoddiad cemegol

(1) Cerameg ocsid. Mae yna lawer o fathau o serameg ocsid, sy'n meddiannu sefyllfa bwysig iawn yn y teulu cerameg. Y cerameg ocsid a ddefnyddir amlaf yw Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) a spinel (MgAl2O3), ac ati Al2O3 a SiO2 mewn cerameg yn cael eu defnyddio mor eang fel aloion dur ac alwminiwm mewn deunyddiau metelaidd. Rhestrir rhai cerameg ocsid yn Nhabl 11.1. Mae silicadau hefyd yn perthyn i'r gyfres ocsid. Megis ZrsiO4. Galwad wedi aros. Mae yna hefyd ocsidau cyfansawdd megis BaT, CgyiO; ac ati hefyd yn perthyn i'r categori hwn.

Mae deunyddiau ceramig yn cael eu dosbarthu yn ôl cyfansoddiad cemegol

(2) Cerameg carbid. Yn gyffredinol, mae gan serameg carbid bwynt toddi uwch nag ocsidau. Y rhai a ddefnyddir amlaf yw SIC, SC, Phoenix C. TIC ac ati. Dylai cerameg carbid gael amddiffyniad atmosffer yn ystod y broses baratoi.

(3) Amide cerameg. Y clorid a ddefnyddir fwyaf yw a-ji, sydd â phriodweddau mecanyddol cynhwysfawr rhagorol ac ymwrthedd tymheredd uchel. Yn ogystal, mae cymwysiadau cerameg nitrid TZN, BN, ac AI yn dod yn fwyfwy eang. Disgwylir i C3N4, sydd newydd ymddangos yn ddiweddar, gael perfformiad gwell na Si3O4.

(4) Pedwar cerameg cemegol. Nid yw cymwysiadau cerameg boride yn eang iawn. Fe'u defnyddir yn bennaf fel ychwanegion dwfn neu ail gamau i'w hychwanegu at fatricsau ceramig eraill i wella perfformiad. Mae'r rhai a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys Ti, Zr &, ac ati.

2. Dosbarthiad yn ôl perfformiad a defnydd

(1) Cerameg strwythurol. Defnyddir cerameg strwythurol fel deunyddiau strwythurol i gynhyrchu rhannau strwythurol. Defnyddiwch ei briodweddau mecanyddol yn bennaf. Cryfder uwch, caledwch, caledwch, modwlws, ymwrthedd gwisgo, ymwrthedd tymheredd uchel (cryfder tymheredd uchel, ymwrthedd sioc thermol, ymwrthedd abladiad), ac ati. Megis carreg AjZQ. Mae 3N4 a ZX yn ddeunyddiau ceramig strwythurol cynrychioliadol gyda phriodweddau mecanyddol uwch.

(2) Serameg swyddogaethol. Defnyddir cerameg swyddogaethol fel deunyddiau swyddogaethol i gynhyrchu dyfeisiau swyddogaethol, yn bennaf gan ddefnyddio eu priodweddau ffisegol megis priodweddau electromagnetig, priodweddau thermol, eiddo optegol, priodweddau biolegol, ac ati Er enghraifft ferrite. Defnyddir cerameg feroelectric yn bennaf ar gyfer eu priodweddau electromagnetig. Fe'i defnyddir i wneud cydrannau electromagnetig, defnyddir cerameg dielectrig i wneud cynwysyddion, a defnyddir cerameg piezoelectrig i wneud synwyryddion dadleoli neu bwysau. Gellir defnyddio cerameg electrolyt solet i wneud synwyryddion ocsigen gan ddefnyddio eu priodweddau trosglwyddo ïon. Defnyddir bioserameg i wneud esgyrn artiffisial a dannedd artiffisial. Mae deunyddiau superconducting a ffibrau optegol hefyd yn perthyn i'r categori cerameg swyddogaethol.

Mae'n werth nodi bod y dosbarthiad uchod hefyd yn gymharol. Yn hytrach na bod yn absoliwt, weithiau nid oes ffin gaeth rhwng cerameg strwythurol a serameg swyddogaethol. Ar gyfer rhai deunyddiau ceramig, mae yna ddau. Cerameg piezoelectrig. Er y gellir ei ddosbarthu fel cerameg swyddogaethol, mae ganddo hefyd ofynion penodol ar gyfer ei briodweddau mecanyddol, megis cryfder, caledwch, caledwch, a modwlws elastig. Yn gyntaf oll, rhaid iddo gael digon o gryfder i atal difrod wrth wrthsefyll grym E, fel y gellir cyflawni nodweddion piezoelectrig cyffredin. Yn ogystal, megis cerameg strwythurol tymheredd uchel neu serameg thermol sy'n gallu gwrthsefyll sioc a thân ar gyfer rhannau gwrth-wres llongau gofod, er eu bod yn perthyn i'r categori o serameg strwythurol. Fodd bynnag, nid yn unig y mae'r gwrthiant ehangu thermol yn cael ei bennu gan ei gryfder, ei wydnwch a'i fodwlws ei hun, ond mae'r dargludedd thermol a'r cyfernod ehangu thermol hefyd yr un fath â'r priodweddau mecanyddol, sy'n cael effaith bwysig iawn ar y gwrthiant sioc thermol. Mae ymwrthedd cyrydiad yn berfformiad pwysig o serameg cemegol (fel pympiau sy'n gwrthsefyll asid), ond mae'n rhaid iddo gael priodweddau mecanyddol penodol i fodloni gofynion y diwydiant. Mae deunyddiau uwchddargludo yn anodd eu troi'n wifrau oherwydd eu bod yn hynod frasterog. Felly, ni all fynd i mewn i'r cam cymhwyso ymarferol eto. I grynhoi, p'un a yw'n serameg strwythurol neu serameg swyddogaethol, priodweddau mecanyddol yw priodweddau mwyaf sylfaenol deunyddiau ceramig. Dim ond bod gan wahanol ddefnyddiau ofynion gwahanol ar gyfer priodweddau mecanyddol.

Mae'r bennod hon yn trafod cerameg strwythurol yn bennaf.

Manteision cerameg

1. Nodweddion perfformiad deunyddiau ceramig

Fel y gwyddom i gyd, mae bondiau cemegol deunyddiau metelaidd (aur pur neu aloion) yn fetelau yn bennaf. Maent yn cynnwys atomau metel positif a chymylau electronau yn eu llenwi. Nid oes gan fondiau metel unrhyw gyfeiriadedd. Felly, mae gan y metel eiddo dadffurfiad plastig da. O ran cerameg sy'n anwybyddu cyfansoddion anfetelaidd, mae eu priodweddau cemegol yn uwch na bondiau iechyd a chofalent. Mae gan y cemeg hon gyfeiriadedd cryf ac egni rhwymol uchel. Felly, mae'n anodd i ddeunyddiau ceramig gael anffurfiad plastig. Brittleness uchel a sensitifrwydd crac cryf. Dyma sawdl Achilles o ddeunyddiau ceramig. Ond yn union oherwydd y math bond cemegol hwn y mae gan serameg strwythurol gyfres o briodweddau arbennig sy'n well na deunyddiau metelaidd.

①Mae caledwch uchel yn pennu ei wrthwynebiad gwisgo rhagorol;

② Pwynt fflam uchel. Yn benderfynol bod ganddo ymwrthedd gwres rhagorol;

③ Sefydlogrwydd cemegol uchel. Mae'n penderfynu bod ganddo ymwrthedd cyrydiad da.

Er bod gan ddeunyddiau ceramig fanteision mor wych. Fodd bynnag, mae ei anfantais angheuol - brau - yn cyfyngu ar ei berfformiad a'i gymwysiadau ymarferol. Felly, mae caledu cerameg wedi dod yn bwnc craidd ym maes ymchwil deunyddiau cerameg sy'n denu sylw byd-eang (gweler yr adran caledu cerameg am fanylion).

2. Cymhariaeth rhwng cerameg fodern (uwch) a serameg draddodiadol

Cerameg fodern o'i gymharu â serameg draddodiadol. Mae gwahaniaethau sylweddol mewn cyfansoddiad deunydd crai, y broses baratoi, strwythur sefydliadol a pherfformiad.

Cyferbyniad rhwng cerameg draddodiadol a serameg fodern