Keramikas materiāli

Mūsdienu keramikas materiāli ir jauna veida keramika, kas ir izstrādāta no tradicionālās keramikas, kuras pamatā ir īpaša keramika, un kurām ir atšķirīgas īpašības, kas atšķiras no tradicionālās keramikas. Tas jau sen pārsniedz tradicionālās keramikas jēdzienu un darbības jomu. Tas ir augsto un jaunu tehnoloģiju produkts. Tāpēc keramikas materiāli ir sena un jauna tēma.

Tā sauktie mūsdienu keramikas materiāli ir neorganiski nemetāliski materiāli. Tā ir viena no trim galvenajām mūsdienu materiālu kategorijām līdzās metāliem un organiskajiem materiāliem. Tā ir arī vispārēja visu materiālu atzīšana, izņemot metāla materiālus un organiskos materiālus. Šīs nodaļas diskusijas objekts ir mūsdienu keramikas materiāli vai mūsdienu neorganiskie nemetāliskie materiāli.

Mūsdienu keramikas materiāliem ir augsto tehnoloģiju konotācijas. Salīdzinājumā ar tradicionālajiem materiāliem. Tam galvenokārt ir šādas trīs īpašības:

(1) Pamatojoties uz mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju attīstības prasībām. Tas ir mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju attīstības produkts, un tas ir augsto tehnoloģiju produkts.

(2) Ražošanas process ir sarežģīts, un tam ir nepieciešama mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju sasniegumu vadība. Tāpēc tas ir tehniskas zināšanas ietilpīgs produkts.

(3) Tam ir lieliskas un īpašas īpašības, un tā var atbilst komerciālo un jauno tehnoloģiju nozaru prasībām.

Keramikas materiālu klasifikācija

Attīstoties ražošanai un zinātnei un tehnoloģijai. Keramikas materiālu un izstrādājumu veidi ar katru dienu pieaug. Lai atvieglotu izpratni par dažādu materiālu vai izstrādājumu īpašībām, tos parasti klasificē no dažādiem leņķiem.

1. Klasifikācija pēc ķīmiskā sastāva

(1) Oksīda keramika. Ir daudz veidu oksīda keramikas, kas keramikas saimē ieņem ļoti svarīgu vietu. Visbiežāk izmantotā oksīda keramika ir Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullīts (3Al2O3.2SiO4) un spinelis (MgAl2O3) utt. Al2O3 un SiO2 keramikā tiek izmantoti tikpat plaši kā tērauds un alumīnija sakausējumi metāliskajos materiālos. Daži oksīda keramikas izstrādājumi ir norādīti 11.1. tabulā. Silikāti pieder arī oksīdu sērijai. Piemēram, ZrsiO4. Zvans ir gaidījis. Ir arī salikti oksīdi, piemēram, BaT, CgyiO; uc arī ietilpst šajā kategorijā.

Keramikas materiālus klasificē pēc ķīmiskā sastāva

(2) Karbīda keramika. Karbīda keramikai parasti ir augstāks kušanas punkts nekā oksīdiem. Visbiežāk izmantotās ir SIC, SC, Phoenix C. TIC uc Karbīda keramikai sagatavošanas procesā jābūt aizsardzībai pret atmosfēras iedarbību.

(3) Amīda keramika. Visplašāk izmantotais hlorīds ir a-ji, kam ir lieliskas visaptverošas mehāniskās īpašības un augsta temperatūras izturība. Turklāt TZN, BN un AI nitrīda keramikas pielietojumi kļūst arvien izplatītāki. Paredzams, ka C3N4, kas tikko parādījās nesen, būs labāks nekā Si3O4.

(4) Četras ķīmiskās keramikas. Borīda keramikas pielietojums nav ļoti plašs. Tos galvenokārt izmanto kā dziļas piedevas vai otrās fāzes, ko pievieno citām keramikas matricām, lai uzlabotu veiktspēju. Parasti izmantotie ir Ti, Zr& utt.

2. Klasifikācija pēc veiktspējas un lietojuma

(1) Strukturālā keramika. Konstrukciju keramika tiek izmantota kā konstrukcijas materiāli konstrukciju detaļu ražošanā. Galvenokārt izmanto tā mehāniskās īpašības. Paaugstināta izturība, stingrība, cietība, modulis, nodilumizturība, augstas temperatūras izturība (augstas temperatūras izturība, termiskā triecienizturība, ablācijas pretestība) utt. Lielākā daļa no četrām iepriekš minētajām keramikas izstrādājumiem, kas klasificēti pēc kodolķīmiskā sastāva, ir strukturālā keramika. Piemēram, AjZQ akmens. 3N4 un ZX ir reprezentatīvi strukturālie keramikas materiāli ar izcilām mehāniskajām īpašībām.

(2) Funkcionālā keramika. Funkcionālo keramiku izmanto kā funkcionālus materiālus funkcionālu ierīču ražošanai, galvenokārt izmantojot to fizikālās īpašības, piemēram, elektromagnētiskās īpašības, termiskās īpašības, optiskās īpašības, bioloģiskās īpašības utt. Piemēram, ferīts. Feroelektrisko keramiku galvenokārt izmanto to elektromagnētisko īpašību dēļ. To izmanto elektromagnētisko komponentu ražošanai, dielektrisko keramiku izmanto kondensatoru ražošanai, bet pjezoelektrisko keramiku pārvietošanas vai spiediena sensoru izgatavošanai. Cieto elektrolīta keramiku var izmantot skābekļa detektoru izgatavošanai, izmantojot to jonu pārneses īpašības. Biokeramika tiek izmantota mākslīgo kaulu un mākslīgo zobu izgatavošanai. Funkcionālās keramikas kategorijā ietilpst arī supravadoši materiāli un optiskās šķiedras.

Ir vērts pieminēt, ka arī iepriekš minētā klasifikācija ir relatīva. Tā vietā, lai būtu absolūta, dažreiz nav stingras robežas starp strukturālo keramiku un funkcionālo keramiku. Dažiem keramikas materiāliem ir abi. Pjezoelektriskā keramika. Lai gan to var klasificēt kā funkcionālo keramiku, tai ir arī noteiktas prasības attiecībā uz tās mehāniskajām īpašībām, piemēram, izturību, stingrību, cietību un elastības moduli. Pirmkārt, tai jābūt pietiekami izturīgai, lai novērstu bojājumus, izturot E spēku, lai varētu sasniegt kopīgus pjezoelektriskos raksturlielumus. Turklāt, piemēram, augstas temperatūras konstrukciju keramika vai termiski triecienizturīga un ugunsdroša keramika kosmosa kuģu karstumizturīgām detaļām, lai gan tās pieder pie konstrukciju keramikas kategorijas. Tomēr termiskās izplešanās pretestību nosaka ne tikai tās izturība, stingrība un modulis, bet arī siltumvadītspēja un siltuma izplešanās koeficients ir tādi paši kā mehāniskās īpašības, kurām ir ļoti liela ietekme uz termiskā trieciena pretestību. Izturība pret koroziju ir svarīga ķīmiskās keramikas (piemēram, skābes izturīgu sūkņu) veiktspēja, taču tai ir jābūt noteiktām mehāniskām īpašībām, lai tā atbilstu nozares prasībām. Supravadošus materiālus ir grūti padarīt par vadiem, jo ​​tie ir ļoti tauki. Tāpēc tas vēl nevar nonākt praktiskās piemērošanas stadijā. Rezumējot, neatkarīgi no tā, vai tā ir strukturālā keramika vai funkcionālā keramika, mehāniskās īpašības ir keramikas materiālu pamatīpašības. Vienkārši dažādiem lietojumiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz mehāniskajām īpašībām.

Šajā nodaļā galvenokārt apskatīta strukturālā keramika.

Keramikas priekšrocības

1. Keramikas materiālu ekspluatācijas raksturlielumi

Kā mēs visi zinām, metālisku materiālu (tīra zelta vai sakausējumu) ķīmiskās saites galvenokārt ir metāli. Tie sastāv no metāla pozitīviem atomiem un elektronu mākoņiem, kas tos aizpilda. Metāla saitēm nav virziena. Tāpēc metālam ir labas plastiskās deformācijas īpašības. Kas attiecas uz keramiku, kas ignorē nemetāliskus savienojumus, to ķīmiskās īpašības ir augstākas nekā veselībai un kovalentajām saitēm. Šai ķīmijai ir spēcīga virzība un augsta saistīšanas enerģija. Tāpēc keramikas materiāliem ir grūti iziet plastisko deformāciju. Augsts trauslums un spēcīga plaisu jutība. Šis ir keramikas materiālu Ahileja papēdis. Bet tieši šī ķīmiskās saites veida dēļ strukturālajai keramikai ir virkne īpašu īpašību, kas ir pārāka par metāliskiem materiāliem.

①Augsta cietība nosaka tā lielisko nodilumizturību;

② Augsts liesmas punkts. Noteica, ka tai ir izcila karstumizturība;

③ Augsta ķīmiskā stabilitāte. Tas nosaka, ka tai ir laba izturība pret koroziju.

Lai gan keramikas materiāliem ir tik lieliskas priekšrocības. Tomēr tā liktenīgais trūkums — trauslums — ierobežo tā veiktspēju un praktisko pielietojumu. Tāpēc keramikas rūdīšana ir kļuvusi par galveno tēmu keramikas materiālu pētniecības jomā, kas piesaista pasaules uzmanību (sīkāku informāciju skatiet sadaļā Keramikas rūdīšana).

2. Modernās (progresīvās) keramikas un tradicionālās keramikas salīdzinājums

Mūsdienu keramika salīdzinājumā ar tradicionālo keramiku. Ir būtiskas atšķirības izejvielu sastāvā, sagatavošanas procesā, organizatoriskajā struktūrā un izpildījumā.

Kontrasts starp tradicionālo keramiku un mūsdienu keramiku