Keraminės medžiagos

Šiuolaikinės keraminės medžiagos yra naujos rūšies keramika, kuri yra sukurta iš tradicinės keramikos, pagamintos iš specialios keramikos ir pasižymi išskirtinėmis savybėmis, kurios skiriasi nuo tradicinės keramikos. Ji jau seniai peržengė tradicinės keramikos koncepciją ir taikymo sritį. Tai aukštųjų ir naujų technologijų produktas. Todėl keraminės medžiagos yra sena ir jauna tema.

Vadinamosios šiuolaikinės keraminės medžiagos yra neorganinės nemetalinės medžiagos. Tai viena iš trijų pagrindinių šiuolaikinių medžiagų kategorijų kartu su metalais ir organinėmis medžiagomis. Tai taip pat bendras visų medžiagų, išskyrus metalines ir organines medžiagas, pripažinimas. Šiame skyriuje aptariamas šiuolaikinės keraminės medžiagos arba šiuolaikinės neorganinės nemetalinės medžiagos.

Šiuolaikinės keraminės medžiagos turi aukštųjų technologijų konotaciją. Palyginti su tradicinėmis medžiagomis. Jam daugiausia būdingos šios trys savybės:

(1) Remiantis šiuolaikinės mokslo ir technologijų plėtros reikalavimais. Tai šiuolaikinio mokslo ir technologijų plėtros produktas ir yra aukštųjų technologijų produktas.

(2) Gamybos procesas yra sudėtingas ir reikalauja vadovautis šiuolaikiniais mokslo ir technologijų pasiekimais. Todėl tai yra daug techninių žinių reikalaujantis produktas.

(3) Jis turi puikių ir ypatingų savybių ir gali atitikti komercinės ir naujų technologijų pramonės reikalavimus.

Keraminių medžiagų klasifikacija

Tobulėjant gamybai ir mokslui bei technologijoms. Keraminių medžiagų ir gaminių rūšių daugėja kiekvieną dieną. Siekiant palengvinti įvairių medžiagų ar gaminių charakteristikų supratimą, jie paprastai klasifikuojami skirtingais kampais.

1. Klasifikavimas pagal cheminę sudėtį

(1) Oksidinė keramika. Yra daug oksidinės keramikos rūšių, kurios keramikos šeimoje užima labai svarbią vietą. Dažniausiai naudojama oksidinė keramika yra Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulitas (3Al2O3.2SiO4) ir špinelis (MgAl2O3) ir kt. Al2O3 ir SiO2 keramikoje naudojami taip pat plačiai kaip plienas ir aliuminio lydiniai metalinėse medžiagose. Kai kurios oksidinės keramikos rūšys išvardytos 11.1 lentelėje. Silikatai taip pat priklauso oksidų serijai. Tokie kaip ZrsiO4. Skambutis laukė. Taip pat yra sudėtinių oksidų, tokių kaip BaT, CgyiO; ir tt taip pat patenka į šią kategoriją.

Keraminės medžiagos klasifikuojamos pagal cheminę sudėtį

(2) Karbido keramika. Karbido keramikos lydymosi temperatūra paprastai yra aukštesnė nei oksidų. Dažniausiai naudojami SIC, SC, Phoenix C. TIC ir tt Karbido keramika paruošimo metu turi turėti apsaugą nuo atmosferos.

(3) Amido keramika. Plačiausiai naudojamas chloridas yra a-ji, pasižymintis puikiomis visapusiškomis mechaninėmis savybėmis ir atsparumu aukštai temperatūrai. Be to, TZN, BN ir AI nitridinės keramikos taikymas tampa vis plačiau paplitęs. Tikimasi, kad neseniai pasirodęs C3N4 bus geresnis nei Si3O4.

(4) Keturios cheminės keramikos. Borido keramikos pritaikymas nėra labai platus. Jie daugiausia naudojami kaip gilieji priedai arba antroji fazė, skirta pridėti prie kitų keraminių matricų, siekiant pagerinti našumą. Dažniausiai naudojami yra Ti, Zr& ir kt.

2. Klasifikavimas pagal veikimą ir naudojimą

(1) Struktūrinė keramika. Konstrukcinė keramika naudojama kaip konstrukcinės medžiagos konstrukcinėms dalims gaminti. Daugiausia naudoti jo mechanines savybes. Padidintas stiprumas, kietumas, kietumas, modulis, atsparumas dilimui, atsparumas aukštai temperatūrai (atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas šiluminiam smūgiui, atsparumas abliacijai) ir kt. Dauguma keturių aukščiau paminėtų keramikos medžiagų, klasifikuojamų pagal branduolinę cheminę sudėtį, yra struktūrinė keramika. Tokie kaip AjZQ akmuo. 3N4 ir ZX yra tipinės struktūrinės keraminės medžiagos, pasižyminčios puikiomis mechaninėmis savybėmis.

(2) Funkcinė keramika. Funkcinė keramika naudojama kaip funkcinės medžiagos funkciniams įrenginiams gaminti, daugiausia naudojant jų fizines savybes, tokias kaip elektromagnetinės savybės, šiluminės savybės, optinės savybės, biologinės savybės ir kt. Pavyzdžiui, feritas. Feroelektrinė keramika daugiausia naudojama dėl savo elektromagnetinių savybių. Iš jo gaminami elektromagnetiniai komponentai, iš dielektrinės keramikos – kondensatoriai, iš pjezoelektrinės – poslinkio ar slėgio jutikliai. Kieto elektrolito keramika gali būti naudojama deguonies detektoriams gaminti, naudojant jų jonų perdavimo savybes. Biokeramika naudojama dirbtiniams kaulams ir dirbtiniams dantims gaminti. Superlaidžios medžiagos ir optiniai pluoštai taip pat priklauso funkcinės keramikos kategorijai.

Verta paminėti, kad aukščiau pateikta klasifikacija taip pat yra santykinė. Užuot absoliuti, kartais nėra griežtos ribos tarp struktūrinės keramikos ir funkcinės keramikos. Kai kurioms keraminėms medžiagoms yra tiek. Pjezoelektrinė keramika. Nors ji gali būti klasifikuojama kaip funkcinė keramika, ji taip pat turi tam tikrų reikalavimų mechaninėms savybėms, tokioms kaip stiprumas, kietumas, kietumas ir tamprumo modulis. Visų pirma, jis turi būti pakankamai tvirtas, kad būtų išvengta žalos, kai atlaiko E jėgą, kad būtų galima pasiekti bendras pjezoelektrines charakteristikas. Be to, tokia kaip aukštatemperatūrinė konstrukcinė keramika arba termiškai smūgiams ir ugniai atspari keramika, skirta erdvėlaivių karščiui atsparioms dalims, nors jos priklauso konstrukcinės keramikos kategorijai. Tačiau atsparumą šiluminiam plėtimuisi lemia ne tik jo paties stiprumas, kietumas ir modulis, bet ir šilumos laidumas bei šiluminio plėtimosi koeficientas yra tokie patys kaip mechaninės savybės, kurios turi labai didelę įtaką atsparumui šiluminiam smūgiui. Atsparumas korozijai yra svarbi cheminės keramikos (pvz., rūgštims atsparių siurblių) savybė, tačiau ji turi turėti tam tikras mechanines savybes, kad atitiktų pramonės reikalavimus. Iš superlaidžių medžiagų sunku pagaminti laidus, nes jos yra labai riebios. Todėl ji dar negali patekti į praktinio taikymo etapą. Apibendrinant, nesvarbu, ar tai būtų struktūrinė, ar funkcinė keramika, mechaninės savybės yra pagrindinės keraminių medžiagų savybės. Tiesiog skirtingi naudojimo būdai turi skirtingus reikalavimus mechaninėms savybėms.

Šiame skyriuje daugiausia aptariama konstrukcinė keramika.

Keramikos privalumai

1. Keraminių medžiagų eksploatacinės charakteristikos

Kaip visi žinome, metalinių medžiagų (gryno aukso ar lydinių) cheminiai ryšiai dažniausiai yra metalai. Jas sudaro teigiami metalo atomai ir juos užpildantys elektronų debesys. Metalinės jungtys neturi kryptingumo. Todėl metalas turi geras plastinės deformacijos savybes. Kalbant apie keramiką, kuri ignoruoja nemetalinius junginius, jų cheminės savybės yra aukštesnės nei sveikos ir kovalentinės jungtys. Ši chemija pasižymi stipriu kryptingumu ir didele surišimo energija. Todėl keraminėms medžiagoms sunku plastiškai deformuotis. Didelis trapumas ir didelis jautrumas įtrūkimams. Tai keraminių medžiagų Achilo kulnas. Tačiau būtent dėl ​​šio cheminio ryšio tipo struktūrinė keramika turi daugybę ypatingų savybių, pranašesnių už metalines medžiagas.

①Didelis kietumas lemia puikų atsparumą dilimui;

② Aukštas liepsnos taškas. Nustatyta, kad jis turi puikų atsparumą karščiui;

③ Didelis cheminis stabilumas. Tai lemia gerą atsparumą korozijai.

Nors keraminės medžiagos turi tokius puikius privalumus. Tačiau jo mirtinas trūkumas – trapumas – riboja jo veikimą ir praktinį pritaikymą. Todėl keramikos grūdinimas tapo pagrindine keraminių medžiagų tyrimų tema, kuri sulaukia viso pasaulio dėmesio (išsamiau žr. Keramikos grūdinimas).

2. Šiuolaikinės (pažangios) keramikos ir tradicinės keramikos palyginimas

Šiuolaikinė keramika, palyginti su tradicine keramika. Labai skiriasi žaliavų sudėtis, paruošimo procesas, organizacinė struktūra ir veiklos rezultatai.

Tradicinės keramikos ir šiuolaikinės keramikos kontrastas