Materiais cerámicos

Os materiais cerámicos modernos son un novo tipo de cerámica que se desenvolve a partir de cerámicas tradicionais baseadas en cerámicas especiais e teñen características distintivas que son diferentes da cerámica tradicional. Foi moito máis aló do concepto e alcance da cerámica tradicional. É un produto de alta e nova tecnoloxía. Polo tanto, os materiais cerámicos son un tema antigo e novo.

Os chamados materiais cerámicos modernos son materiais inorgánicos non metálicos. É unha das tres grandes categorías de materiais modernos xunto cos metais e os materiais orgánicos. Tamén é o recoñecemento xeral de todos os materiais excepto os materiais metálicos e os materiais orgánicos. O obxecto de discusión neste capítulo son os materiais cerámicos modernos ou os materiais modernos inorgánicos non metálicos.

Os materiais cerámicos modernos teñen connotacións de alta tecnoloxía. En comparación cos materiais tradicionais. Ten principalmente as seguintes tres características:

(1) Baseado nos requisitos do desenvolvemento científico e tecnolóxico moderno. É o produto do desenvolvemento da ciencia e tecnoloxía modernas e é un produto de alta tecnoloxía.

(2) O proceso de fabricación é complexo e require a orientación dos logros científicos e tecnolóxicos modernos. Polo tanto, é un produto intensivo en coñecementos técnicos.

(3) Ten propiedades excelentes e especiais e pode satisfacer os requisitos das industrias comerciais e de novas tecnoloxías.

Clasificación dos materiais cerámicos

Co desenvolvemento da produción e da ciencia e tecnoloxía. Os tipos de materiais e produtos cerámicos aumentan día a día. Co fin de facilitar a comprensión das características de diversos materiais ou produtos, adoitan clasificarse desde diferentes ángulos.

1. Clasificación por composición química

(1) Cerámica de óxido. Existen moitos tipos de cerámicas de óxido, que ocupan unha posición moi importante na familia cerámica. As cerámicas de óxido máis utilizadas son Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullita (3Al2O3.2SiO4) e espinela (MgAl2O3), etc. O Al2O3 e SiO2 na cerámica son tan amplamente utilizados como o aceiro e as aliaxes de aluminio en materiais metálicos. Algunhas cerámicas de óxido están listadas na táboa 11.1. Os silicatos tamén pertencen á serie dos óxidos. Como ZrsiO4. A chamada agardou. Tamén hai óxidos compostos como BaT, CgyiO; etc. tamén entran nesta categoría.

Os materiais cerámicos clasifícanse segundo a súa composición química

(2) Cerámica de carburo. As cerámicas de carburo teñen xeralmente un punto de fusión máis alto que os óxidos. Os máis utilizados son SIC, SC, Phoenix C. TIC etc. As cerámicas de carburo deben ter protección atmosférica durante o proceso de preparación.

(3) Cerámica amida. O cloruro máis utilizado é o a-ji, que ten excelentes propiedades mecánicas completas e resistencia a altas temperaturas. Ademais, as aplicacións das cerámicas de nitruro TZN, BN e AI están cada vez máis estendidas. Espérase que o C3N4, que acaba de aparecer recentemente, teña un mellor rendemento que o Si3O4.

(4) Catro cerámicas químicas. As aplicacións da cerámica de boruro non son moi amplas. Utilízanse principalmente como aditivos profundos ou segundas fases para engadirse a outras matrices cerámicas para mellorar o rendemento. Os máis usados ​​son Ti, Zr&, etc.

2. Clasificación por rendemento e uso

(1) Cerámicas estruturais. A cerámica estrutural utilízase como materiais estruturais para fabricar pezas estruturais. Utiliza principalmente as súas propiedades mecánicas. Resistencia mellorada, tenacidade, dureza, módulo, resistencia ao desgaste, resistencia a altas temperaturas (resistencia a altas temperaturas, resistencia ao choque térmico, resistencia á ablación), etc. A maioría das catro cerámicas clasificadas pola composición química nuclear mencionadas anteriormente son cerámicas estruturais. Como pedra AjZQ. 3N4 e ZX son materiais cerámicos estruturais representativos con propiedades mecánicas superiores.

(2) Cerámica funcional. As cerámicas funcionais utilízanse como materiais funcionais para fabricar dispositivos funcionais, utilizando principalmente as súas propiedades físicas como propiedades electromagnéticas, propiedades térmicas, propiedades ópticas, propiedades biolóxicas, etc. Por exemplo a ferrita. A cerámica ferroeléctrica utilízase principalmente polas súas propiedades electromagnéticas. Utilízase para fabricar compoñentes electromagnéticos, cerámicas dieléctricas para fabricar capacitores e cerámicas piezoeléctricas para facer sensores de desprazamento ou presión. A cerámica de electrólitos sólidos pódese usar para facer detectores de osíxeno usando as súas propiedades de transferencia de iones. A biocerámica utilízase para facer ósos e dentes artificiais. Os materiais supercondutores e as fibras ópticas tamén pertencen á categoría de cerámicas funcionais.

Cabe mencionar que a clasificación anterior tamén é relativa. En lugar de ser absoluto, ás veces non existe un límite estrito entre a cerámica estrutural e a cerámica funcional. Para algúns materiais cerámicos, hai ambos. Cerámica piezoeléctrica. Aínda que se pode clasificar como cerámica funcional, tamén ten certos requisitos polas súas propiedades mecánicas, como resistencia, tenacidade, dureza e módulo elástico. En primeiro lugar, debe ter a forza suficiente para evitar danos ao soportar a forza E, de xeito que se poidan acadar características piezoeléctricas comúns. Ademais, como cerámicas estruturais de alta temperatura ou cerámicas resistentes aos choques térmicos e ao lume para pezas resistentes á calor das naves espaciais, aínda que pertencen á categoría de cerámicas estruturais. Non obstante, a resistencia á expansión térmica non só está determinada pola súa propia forza, tenacidade e módulo, senón que a condutividade térmica e o coeficiente de expansión térmica tamén son os mesmos que as propiedades mecánicas, que teñen un impacto moi importante na resistencia ao choque térmico. A resistencia á corrosión é un rendemento importante da cerámica química (como as bombas resistentes aos ácidos), pero debe ter certas propiedades mecánicas para satisfacer os requisitos da industria. Os materiais supercondutores son difíciles de transformar en fíos porque son moi graxos. Polo tanto, aínda non pode entrar na fase de aplicación práctica. En resumo, xa sexa cerámica estrutural ou cerámica funcional, as propiedades mecánicas son as propiedades máis básicas dos materiais cerámicos. É só que os diferentes usos teñen diferentes requisitos para as propiedades mecánicas.

Este capítulo trata principalmente de cerámica estrutural.

Vantaxes da cerámica

1. Características de rendemento dos materiais cerámicos

Como todos sabemos, os enlaces químicos dos materiais metálicos (ouro puro ou aliaxes) son na súa maioría metais. Están compostos por átomos metálicos positivos e nubes electrónicas que os enchen. Os enlaces metálicos non teñen direccionalidade. Polo tanto, o metal ten boas propiedades de deformación plástica. En canto ás cerámicas que ignoran os compostos non metálicos, as súas propiedades químicas son superiores á saúde e aos enlaces covalentes. Esta química ten unha forte direccionalidade e alta enerxía de unión. Polo tanto, é difícil que os materiais cerámicos sufran deformacións plásticas. Alta fraxilidade e forte sensibilidade ás fisuras. Este é o talón de Aquiles dos materiais cerámicos. Pero é precisamente por este tipo de enlace químico que as cerámicas estruturais teñen unha serie de propiedades especiais que son superiores aos materiais metálicos.

①A alta dureza determina a súa excelente resistencia ao desgaste;

②Punto de chama alto. Determinouse que ten unha excelente resistencia á calor;

③Alta estabilidade química. Determina que ten unha boa resistencia á corrosión.

Aínda que os materiais cerámicos teñen vantaxes tan excelentes. Non obstante, a súa fatal desvantaxe -a fraxilidade- limita o seu rendemento e aplicacións prácticas. Polo tanto, o endurecemento da cerámica converteuse nun tema central no campo da investigación de materiais cerámicos que atrae a atención mundial (consulta a sección de endurecemento da cerámica para obter máis detalles).

2. Comparación entre a cerámica moderna (avanzada) e a tradicional

Cerámica moderna en comparación coa cerámica tradicional. Existen diferenzas significativas na composición da materia prima, no proceso de preparación, na estrutura organizativa e no rendemento.

Contraste entre cerámica tradicional e cerámica moderna