Bahan keramik

Modern Bahan Keramik Keramik adalah jenis keramik baru yang dikembangkan dari keramik tradisional berbasis keramik khusus dan memiliki karakteristik khas yang berbeda dari keramik tradisional. Keramik telah lama melampaui konsep dan cakupan keramik tradisional. Keramik merupakan produk teknologi tinggi dan baru. Oleh karena itu, material keramik merupakan subjek yang kuno dan masih muda.

Material keramik modern adalah material non-logam anorganik. Material ini merupakan salah satu dari tiga kategori utama material modern, di samping logam dan organik. Material ini juga merupakan istilah umum untuk semua material, kecuali logam dan organik. Objek pembahasan dalam bab ini adalah material keramik modern atau material non-logam anorganik modern.

Material keramik modern memiliki konotasi teknologi tinggi. Dibandingkan dengan material tradisional, material ini terutama memiliki tiga karakteristik berikut:

(1) Berdasarkan pada tuntutan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern,PmIni adalah hasil perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern dan merupakan produk berteknologi tinggi.

(2) Proses manufakturnya kompleks dan membutuhkan bimbingan pencapaian ilmiah dan teknologi modern. Oleh karena itu, produk ini merupakan produk yang padat pengetahuan teknis.

(3) Memiliki sifat-sifat yang unggul dan khusus serta dapat memenuhi kebutuhan industri komersial dan teknologi baru.

Klasifikasi bahan keramik

Seiring perkembangan produksi dan ilmu pengetahuan serta teknologi, jenis material dan produk keramik semakin bertambah. Untuk memudahkan pemahaman karakteristik berbagai material atau produk, biasanya diklasifikasikan dari berbagai sudut pandang.

1. Klasifikasi berdasarkan komposisi kimia

(1) Keramik oksida. Terdapat banyak jenis keramik oksida, yang menempati posisi sangat penting dalam keluarga keramik. Keramik oksida yang paling umum digunakan adalah Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3,2SiO4), dan spinel (MgAl2O3), dll. Al2O3 dan SiO2 dalam keramik sama luasnya dengan baja dan paduan aluminium dalam material logam. Beberapa keramik oksida tercantum dalam Tabel 11.1. Silikat juga termasuk dalam seri oksida, seperti ZrsiO4. Call has waiting. Terdapat juga oksida komposit seperti BaT, CgyiO; dll. yang juga termasuk dalam kategori ini.

Bahan keramik diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimianya

(2) Keramik karbida. Keramik karbida umumnya memiliki titik leleh yang lebih tinggi daripada oksida. Yang paling umum digunakan adalah SIC, SC, Phoenix C, TIC, dll. Keramik karbida harus memiliki perlindungan atmosfer selama proses preparasi.

(3) Keramik amida. Klorida yang paling banyak digunakan adalah a-ji, yang memiliki sifat mekanik komprehensif yang sangat baik dan ketahanan suhu tinggi. Selain itu, aplikasi keramik nitrida TZN, BN, dan AI semakin meluas. C3N4, yang baru saja muncul, diperkirakan memiliki kinerja yang lebih baik daripada Si3O4.

(4) Empat keramik kimia. Aplikasi keramik borida tidak terlalu luas. Keramik ini terutama digunakan sebagai aditif dalam atau fase kedua untuk ditambahkan ke matriks keramik lain guna meningkatkan kinerja. Beberapa yang umum digunakan antara lain Ti, Zr, dan sebagainya.

2. Klasifikasi berdasarkan kinerja dan penggunaan

(1) Keramik struktural. Keramik struktural digunakan sebagai material struktural untuk memproduksi komponen struktural. Sifat mekaniknya terutama dimanfaatkan untuk meningkatkan kekuatan, ketangguhan, kekerasan, modulus, ketahanan aus, dan ketahanan suhu tinggi (kekuatan suhu tinggi, ketahanan guncangan termal, ketahanan ablasi), dll. Sebagian besar dari empat keramik yang diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimia inti yang disebutkan di atas adalah keramik struktural. Seperti batu AjZQ, 3N4 dan ZX merupakan material keramik struktural representatif dengan sifat mekanik yang unggul.

(2) Keramik fungsional. Keramik fungsional digunakan sebagai material fungsional untuk memproduksi perangkat fungsional, terutama memanfaatkan sifat fisiknya seperti sifat elektromagnetik, sifat termal, sifat optik, sifat biologis, dll., misalnya ferit. Keramik feroelektrik terutama digunakan karena sifat elektromagnetiknya. Keramik feroelektrik digunakan untuk membuat komponen elektromagnetik, keramik dielektrik digunakan untuk membuat kapasitor, dan keramik piezoelektrik digunakan untuk membuat sensor perpindahan atau tekanan. Keramik elektrolit padat dapat digunakan untuk membuat detektor oksigen berkat sifat transfer ionnya. Biokeramik digunakan untuk membuat tulang dan gigi tiruan. Material superkonduktor dan serat optik juga termasuk dalam kategori keramik fungsional.

Perlu disebutkan bahwa klasifikasi di atas juga relatif. Alih-alih absolut, terkadang tidak ada batasan tegas antara keramik struktural dan keramik fungsional. Untuk beberapa material keramik, terdapat keduanya. Keramik piezoelektrik. Meskipun dapat diklasifikasikan sebagai keramik fungsional, keramik ini juga memiliki persyaratan tertentu untuk sifat mekaniknya, seperti kekuatan, ketangguhan, kekerasan, dan modulus elastisitas. Pertama-tama, keramik harus memiliki kekuatan yang cukup untuk mencegah kerusakan saat menahan gaya E, sehingga karakteristik piezoelektrik yang umum dapat dicapai. Selain itu, seperti keramik struktural suhu tinggi atau keramik tahan goncangan termal dan tahan api untuk komponen tahan panas pesawat ruang angkasa, meskipun termasuk dalam kategori keramik struktural. Namun, ketahanan ekspansi termal tidak hanya ditentukan oleh kekuatan, ketangguhan, dan modulusnya sendiri, tetapi konduktivitas termal dan koefisien ekspansi termal juga sama dengan sifat mekaniknya, yang memiliki dampak yang sangat penting pada ketahanan goncangan termal. Ketahanan korosi merupakan kinerja penting dari keramik kimia (seperti pompa tahan asam), tetapi harus memiliki sifat mekanik tertentu untuk memenuhi persyaratan industri. Material superkonduktor sulit dibuat menjadi kawat karena sangat mudah terbakar. Oleh karena itu, material ini belum dapat memasuki tahap aplikasi praktis. Singkatnya, baik keramik struktural maupun keramik fungsional, sifat mekanik merupakan sifat paling dasar dari material keramik. Hanya saja, penggunaan yang berbeda memiliki persyaratan yang berbeda pula untuk sifat mekanik.

Bab ini terutama membahas keramik struktural.

Keunggulan keramik

1. Karakteristik kinerja bahan keramik

Seperti yang kita ketahui, ikatan kimia material logam (emas murni atau paduan) sebagian besar adalah logam. Ikatan tersebut terdiri dari atom-atom logam positif dan awan elektron yang mengisinya. Ikatan logam tidak memiliki arah. Oleh karena itu, logam memiliki sifat deformasi plastis yang baik. Keramik yang mengabaikan senyawa non-logam, sifat kimianya lebih tinggi daripada ikatan kovalen dan ikatan kovalen. Sifat kimia ini memiliki arah yang kuat dan energi ikat yang tinggi. Oleh karena itu, material keramik sulit mengalami deformasi plastis. Kerapuhannya tinggi dan sensitivitas retaknya tinggi. Inilah kelemahan material keramik. Namun, justru karena jenis ikatan kimia inilah keramik struktural memiliki serangkaian sifat khusus yang lebih unggul daripada material logam.

①Kekerasan tinggi menentukan ketahanan aus yang sangat baik;

②Titik api tinggi. Ditetapkan bahwa ia memiliki ketahanan panas yang luar biasa;

③ Stabilitas kimia yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa produk ini memiliki ketahanan korosi yang baik.

Meskipun material keramik memiliki keunggulan yang luar biasa, kelemahannya yang fatal—kerapuhan—membatasi kinerja dan aplikasi praktisnya. Oleh karena itu, pengerasan keramik telah menjadi topik inti dalam bidang penelitian material keramik yang menarik perhatian dunia (lihat bagian pengerasan keramik untuk detailnya).

2. Perbandingan antara keramik modern (maju) dan keramik tradisional

Keramik modern dibandingkan dengan keramik tradisional. Terdapat perbedaan signifikan dalam komposisi bahan baku, proses persiapan, struktur organisasi, dan kinerja.

Kontras antara keramik tradisional dan keramik modern