Ceramikaj materialoj

Modernaj ceramikaj materialoj estas nova speco de ceramikaĵoj, kiuj estas evoluigitaj de tradicia ceramikaĵo bazita sur speciala ceramikaĵo kaj havas karakterizajn karakterizaĵojn kiuj estas diferencaj de tradicia ceramikaĵo. Ĝi longe iris preter la koncepto kaj amplekso de tradicia ceramikaĵo. Ĝi estas produkto de alta kaj nova teknologio. Tial ceramikaj materialoj estas antikva kaj juna temo.

La tiel nomataj modernaj ceramikaj materialoj estas neorganikaj nemetalaj materialoj. Ĝi estas unu el la tri ĉefaj kategorioj de modernaj materialoj kune kun metaloj kaj organikaj materialoj. Ĝi ankaŭ estas la ĝenerala rekono de ĉiuj materialoj krom metalaj materialoj kaj organikaj materialoj. La objekto de diskuto en ĉi tiu ĉapitro estas modernaj ceramikaj materialoj aŭ modernaj neorganikaj nemetalaj materialoj.

Modernaj ceramikaj materialoj havas altteknologiajn implicojn. Kompare kun tradiciaj materialoj. Ĝi ĉefe havas la sekvajn tri karakterizaĵojn:

(1) Surbaze de la postuloj de moderna scienca kaj teknologia evoluo. Ĝi estas la produkto de la disvolviĝo de modernaj scienco kaj teknologio kaj estas altteknologia produkto.

(2) La produktada procezo estas kompleksa kaj postulas la gvidadon de modernaj sciencaj kaj teknologiaj atingoj. Tial, ĝi estas teknika scio-intensa produkto.

(3) Ĝi havas bonegajn kaj specialajn proprietojn kaj povas plenumi la postulojn de komercaj kaj novaj teknologiaj industrioj.

Klasifiko de ceramikaj materialoj

Kun la disvolviĝo de produktado kaj scienco kaj teknologio. La specoj de ceramikaj materialoj kaj produktoj pliiĝas tago post tago. Por faciligi la komprenon de la karakterizaĵoj de diversaj materialoj aŭ produktoj, ili estas kutime klasifikitaj de malsamaj anguloj.

1. Klasifiko laŭ kemia konsisto

(1) Oksida ceramiko. Estas multaj specoj de oksidaj ceramikaĵoj, kiuj okupas tre gravan pozicion en la ceramika familio. La plej ofte uzataj oksidaj ceramikaĵoj estas Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullito (3Al2O3.2SiO4) kaj spinelo (MgAl2O3), ktp. Al2O3 kaj SiO2 en ceramikaĵo estas same vaste uzataj kiel ŝtalo kaj aluminiaj alojoj en metalaj materialoj. Kelkaj oksidaj ceramikaĵoj estas listigitaj en Tabelo 11.1. Silikatoj ankaŭ apartenas al la oksidserio. Kiel ZrsiO4. Voko atendis. Ekzistas ankaŭ kunmetitaj oksidoj kiel ekzemple BaT, CgyiO; ktp ankaŭ falas en ĉi tiun kategorion.

Ceramikaj materialoj estas klasifikitaj laŭ kemia konsisto

(2) Karbura ceramiko. Karbidceramikaĵo ĝenerale havas pli altan frostopunkton ol oksidoj. La plej ofte uzataj estas SIC, SC, Phoenix C. TIC ktp. Karburaj ceramikaĵoj devus havi atmosferan protekton dum la preparprocezo.

(3) Amida ceramiko. La plej uzata klorido estas a-ji, kiu havas bonegajn ampleksajn mekanikajn ecojn kaj altan temperaturon reziston. Krome, la aplikoj de TZN, BN, kaj AI-nitrudceramikaĵo iĝas ĉiam pli ĝeneraligitaj. C3N4, kiu ĵus aperis lastatempe, estas atendita havi pli bonan rendimenton ol Si3O4.

(4) Kvar kemia ceramiko. La aplikoj de borida ceramikaĵo ne estas tre larĝaj. Ili estas ĉefe uzataj kiel profundaj aldonaĵoj aŭ duaj fazoj por esti aldonitaj al aliaj ceramikaj matricoj por plibonigi rendimenton. Ofte uzataj inkluzivas Ti, Zr&, ktp.

2. Klasifiko laŭ agado kaj uzo

(1) Struktura ceramiko. Struktura ceramikaĵo estas utiligita kiel strukturaj materialoj por produkti strukturajn partojn. Ĉefe uzu ĝiajn mekanikajn ecojn. Plifortigita forto, fortikeco, malmoleco, modulo, eluziĝo-rezisto, alta temperaturo-rezisto (alta temperaturo-forto, termika ŝoko-rezisto, ablacio-rezisto), ktp. Plejparto de la kvar ceramikaĵoj klasifikitaj per nuklea kemia komponado menciita supre estas struktura ceramikaĵo. Kiel AjZQ-ŝtono. 3N4 kaj ZX estas reprezentaj strukturaj ceramikaj materialoj kun superaj mekanikaj propraĵoj.

(2) Funkcia ceramiko. Funkciaj ceramikaĵoj estas uzataj kiel funkciaj materialoj por fabriki funkciajn aparatojn, ĉefe uzante siajn fizikajn ecojn kiel elektromagnetajn proprietojn, termigajn ecojn, optiajn proprietojn, biologiajn ecojn, ktp. Ekzemple ferito. Feroelektra ceramikaĵo estas plejparte uzita por siaj elektromagnetaj trajtoj. Ĝi estas uzata por fari elektromagnetajn komponantojn, dielektrika ceramikaĵo estas uzata por fari kondensiloj, kaj piezoelektra ceramikaĵo estas uzata por fari movo aŭ premo sensiloj. Solida elektrolitceramikaĵo povas esti uzita por fari oksigendetektilojn uzante siajn jontransigajn trajtojn. Bioceramiko estas uzata por fari artefaritajn ostojn kaj artefaritajn dentojn. Superkonduktaj materialoj kaj optikaj fibroj ankaŭ apartenas al la kategorio de funkcia ceramikaĵo.

Menciindas, ke ankaŭ la supra klasifiko estas relativa. Prefere ol esti absoluta, ekzistas foje neniu strikta limo inter struktura ceramikaĵo kaj funkcia ceramikaĵo. Por iuj ceramikaj materialoj, ekzistas ambaŭ. Piezoelektra ceramiko. Kvankam ĝi povas esti klasifikita kiel funkcia ceramikaĵo, ĝi ankaŭ havas certajn postulojn por siaj mekanikaj trajtoj, kiel ekzemple forto, fortikeco, malmoleco, kaj elasta modulo. Antaŭ ĉio, ĝi devas havi sufiĉan forton por malhelpi damaĝon kiam eltenas E-forton, tiel ke komunaj piezoelektraj trajtoj povas esti atingitaj. Krome, kiel alt-temperatura struktura ceramikaĵo aŭ termika ŝoko-rezista kaj fajrorezista ceramikaĵo por kosmoŝipoj varmorezistaj partoj, kvankam ili apartenas al la kategorio de struktura ceramikaĵo. Tamen, la termika ekspansio rezisto estas ne nur determinita de sia propra forto, fortikeco kaj modulo, sed la varmokondukteco kaj termika ekspansio koeficiento estas ankaŭ la sama kiel la mekanikaj propraĵoj, kiuj havas tre gravan efikon sur la termika ŝoko rezisto. Korodrezisto estas grava agado de kemia ceramikaĵo (kiel acid-rezistaj pumpiloj), sed ĝi devas havi iujn mekanikajn ecojn por plenumi la postulojn de la industrio. Superkonduktaj materialoj malfacilas transformi en dratojn ĉar ili estas tre grasaj. Tial ĝi ankoraŭ ne povas eniri la praktikan aplikan etapon. Resume, ĉu temas pri struktura ceramikaĵo aŭ funkcia ceramikaĵo, mekanikaj propraĵoj estas la plej bazaj ecoj de ceramikaj materialoj. Estas nur ke malsamaj uzoj havas malsamajn postulojn por mekanikaj propraĵoj.

Ĉi tiu ĉapitro diskutas ĉefe strukturan ceramikaĵon.

Avantaĝoj de ceramikaĵo

1. Elfaraj trajtoj de ceramikaj materialoj

Kiel ni ĉiuj scias, la kemiaj ligoj de metalaj materialoj (pura oro aŭ alojoj) estas plejparte metaloj. Ili estas kunmetitaj de metalaj pozitivaj atomoj kaj elektronaj nuboj plenigantaj ilin. Metalaj ligoj ne havas direktecon. Tial la metalo havas bonajn plastajn deformajn proprietojn. Koncerne ceramikaĵojn, kiuj ignoras nemetalajn kunmetaĵojn, iliaj kemiaj trajtoj estas pli altaj ol sanaj kaj kovalentaj ligoj. Ĉi tiu kemio havas fortan direktecon kaj altan ligan energion. Tial, estas malfacile por ceramikaj materialoj sperti plastan deformadon. Alta fragileco kaj forta fendo-sentemo. Ĉi tio estas la Aĥila kalkano de ceramikaj materialoj. Sed ĝuste pro ĉi tiu tipo de kemia ligo strukturaj ceramikaĵoj havas serion de specialaj propraĵoj, kiuj estas pli bonaj ol metalaj materialoj.

①Alta malmoleco determinas ĝian bonegan eluziĝon;

②Alta flampunkto. Determinite, ke ĝi havas elstaran varmoreziston;

③Alta kemia stabileco. Ĝi determinas, ke ĝi havas bonan korodan reziston.

Kvankam ceramikaj materialoj havas tiajn bonegajn avantaĝojn. Tamen, ĝia fatala malavantaĝo - fragileco - limigas ĝian efikecon kaj praktikajn aplikojn. Tial, la hardado de ceramikaĵo fariĝis kerntemo en la kampo de ceramikaj materialaj esploroj, kiu altiras tutmondan atenton (vidu la sekcion de hardado de ceramikaĵo por detaloj).

2. Komparo inter moderna (altnivela) ceramiko kaj tradicia ceramiko

Moderna ceramikaĵo kompare kun tradicia ceramikaĵo. Estas signifaj diferencoj en krudmateriala komponado, preparprocezo, organiza strukturo kaj agado.

Kontrasto inter tradicia ceramikaĵo kaj moderna ceramikaĵo