Materjali taċ-ċeramika

Materjali taċ-ċeramika moderni huma tip ġdid ta 'ċeramika li huma żviluppati minn ċeramika tradizzjonali bbażati fuq ċeramika speċjali u għandhom karatteristiċi distintivi li huma differenti miċ-ċeramika tradizzjonali. Ilha marret lil hinn mill-kunċett u l-ambitu taċ-ċeramika tradizzjonali. Huwa prodott ta 'teknoloġija għolja u ġdida. Għalhekk, materjali taċ-ċeramika huma suġġett antik u żagħżugħ.

L-hekk imsejħa materjali taċ-ċeramika moderni huma materjali inorganiċi mhux metalliċi. Hija waħda mit-tliet kategoriji ewlenin ta 'materjali moderni flimkien ma' metalli u materjali organiċi. Huwa wkoll ir-rikonoxximent ġenerali tal-materjali kollha ħlief materjali tal-metall u materjali organiċi. L-oġġett ta 'diskussjoni f'dan il-kapitolu huwa materjali taċ-ċeramika moderni jew materjali inorganiċi moderni mhux metalliċi.

Materjali taċ-ċeramika moderni għandhom konnotazzjonijiet ta 'teknoloġija għolja. Meta mqabbel ma 'materjali tradizzjonali. Għandu prinċipalment it-tliet karatteristiċi li ġejjin:

(1) Ibbażat fuq ir-rekwiżiti ta 'żvilupp xjentifiku u teknoloġiku modern. Huwa l-prodott tal-iżvilupp tax-xjenza u t-teknoloġija moderna u huwa prodott ta 'teknoloġija għolja.

(2) Il-proċess tal-manifattura huwa kumpless u jeħtieġ il-gwida ta 'kisbiet xjentifiċi u teknoloġiċi moderni. Għalhekk, huwa prodott intensiv ta 'għarfien tekniku.

(3) Għandu proprjetajiet eċċellenti u speċjali u jista 'jissodisfa r-rekwiżiti ta' industriji kummerċjali u ta 'teknoloġija ġdida.

Klassifikazzjoni ta 'materjali taċ-ċeramika

Bl-iżvilupp tal-produzzjoni u x-xjenza u t-teknoloġija. It-tipi ta 'materjali u prodotti taċ-ċeramika qed jiżdiedu jum b'jum. Sabiex jiġi ffaċilitat il-fehim tal-karatteristiċi ta 'diversi materjali jew prodotti, huma ġeneralment ikklassifikati minn angoli differenti.

1. Klassifikazzjoni skond il-kompożizzjoni kimika

(1) Ċeramika tal-ossidu. Hemm ħafna tipi ta 'ċeramika ta' ossidu, li jokkupaw pożizzjoni importanti ħafna fil-familja taċ-ċeramika. Iċ-ċeramika tal-ossidu l-aktar użata komunement huma Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) u spinel (MgAl2O3), eċċ Al2O3 u SiO2 fiċ-ċeramika huma użati daqs l-azzar u l-ligi ta 'l-aluminju f'materjali metalliċi. Xi ċeramika tal-ossidu huma elenkati fit-Tabella 11.1. Is-silikati jappartjenu wkoll għas-serje ta 'ossidu. Bħal ZrsiO4. Is-sejħa stenniet. Hemm ukoll ossidi komposti bħal BaT, CgyiO; eċċ jaqgħu wkoll f'din il-kategorija.

Materjali taċ-ċeramika huma kklassifikati skond il-kompożizzjoni kimika

(2) Ċeramika tal-karbur. Iċ-ċeramika tal-karbur ġeneralment għandha punt ta 'tidwib ogħla mill-ossidi. L-aktar komunement użati huma SIC, SC, Phoenix C. TIC eċċ. Iċ-ċeramika tal-karbur għandu jkollha protezzjoni ta 'l-atmosfera matul il-proċess ta' preparazzjoni.

(3) Ċeramika amide. Il-klorur l-aktar użat huwa a-ji, li għandu proprjetajiet mekkaniċi komprensivi eċċellenti u reżistenza għat-temperatura għolja. Barra minn hekk, l-applikazzjonijiet taċ-ċeramika tan-nitrur TZN, BN u AI qed isiru dejjem aktar mifruxa. C3N4, li għadu kif deher reċentement, huwa mistenni li jkollu prestazzjoni aħjar minn Si3O4.

(4) Erba 'ċeramika kimika. L-applikazzjonijiet taċ-ċeramika boride mhumiex wesgħin ħafna. Jintużaw prinċipalment bħala addittivi fil-fond jew it-tieni fażijiet biex jiżdiedu ma 'matriċi taċ-ċeramika oħra biex itejbu l-prestazzjoni. Dawk li jintużaw komunement jinkludu Ti, Zr&, eċċ.

2. Klassifikazzjoni skond il-prestazzjoni u l-użu

(1) Ċeramika strutturali. Iċ-ċeramika strutturali tintuża bħala materjali strutturali għall-manifattura ta 'partijiet strutturali. Prinċipalment tuża l-proprjetajiet mekkaniċi tagħha. Saħħa mtejba, toughness, ebusija, modulu, reżistenza għall-ilbies, reżistenza għat-temperatura għolja (saħħa ta 'temperatura għolja, reżistenza għal xokk termali, reżistenza għall-ablazzjoni), eċċ Ħafna mill-erba' ċeramika klassifikata bil-kompożizzjoni kimika nukleari msemmija hawn fuq huma ċeramika strutturali. Bħal ġebel AjZQ. 3N4 u ZX huma materjali taċ-ċeramika strutturali rappreżentattivi bi proprjetajiet mekkaniċi superjuri.

(2) Ċeramika funzjonali. Iċ-ċeramika funzjonali tintuża bħala materjali funzjonali għall-manifattura ta 'apparati funzjonali, prinċipalment bl-użu tal-proprjetajiet fiżiċi tagħhom bħal proprjetajiet elettromanjetiċi, proprjetajiet termali, proprjetajiet ottiċi, proprjetajiet bijoloġiċi, eċċ. Per eżempju ferrite. Iċ-ċeramika ferroelettrika tintuża prinċipalment għall-proprjetajiet elettromanjetiċi tagħhom. Jintuża biex jagħmel komponenti elettromanjetiċi, ċeramika dielettrika tintuża biex tagħmel capacitors, u ċeramika pjeżoelettrika tintuża biex tagħmel sensers ta 'spostament jew pressjoni. Ċeramika tal-elettroliti solidi tista 'tintuża biex tagħmel ditekters tal-ossiġnu bl-użu tal-proprjetajiet tat-trasferiment tal-joni tagħhom. Il-bijoċeramika tintuża biex tagħmel għadam artifiċjali u snien artifiċjali. Materjali superkonduttivi u fibri ottiċi wkoll jappartjenu għall-kategorija taċ-ċeramika funzjonali.

Ta 'min isemmi li l-klassifikazzjoni ta' hawn fuq hija wkoll relattiva. Pjuttost milli tkun assoluta, kultant m'hemm l-ebda fruntiera stretta bejn iċ-ċeramika strutturali u ċ-ċeramika funzjonali. Għal xi materjali taċ-ċeramika, hemm it-tnejn. Ċeramika pjeżoelettrika. Għalkemm jista 'jiġi kklassifikat bħala ċeramika funzjonali, għandu wkoll ċerti rekwiżiti għall-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu, bħal saħħa, toughness, ebusija u modulu elastiku. L-ewwelnett, għandu jkollu saħħa suffiċjenti biex jipprevjeni l-ħsara meta jiflaħ il-forza E, sabiex ikunu jistgħu jinkisbu karatteristiċi pjeżoelettriċi komuni. Barra minn hekk, bħal ċeramika strutturali b'temperatura għolja jew ċeramika reżistenti għax-xokk termali u reżistenti għan-nar għal partijiet li ma jgħaddix sħana mill-vetturi spazjali, għalkemm jappartjenu għall-kategorija taċ-ċeramika strutturali. Madankollu, ir-reżistenza tal-espansjoni termali mhix iddeterminata biss mis-saħħa, it-toughness u l-modulu tagħha stess, iżda l-konduttività termali u l-koeffiċjent tal-espansjoni termali huma wkoll l-istess bħall-proprjetajiet mekkaniċi, li għandhom impatt importanti ħafna fuq ir-reżistenza għal xokk termali. Ir-reżistenza għall-korrużjoni hija prestazzjoni importanti taċ-ċeramika kimika (bħal pompi reżistenti għall-aċidu), iżda għandu jkollha ċerti proprjetajiet mekkaniċi biex tissodisfa r-rekwiżiti tal-industrija. Materjali superkonduttivi huma diffiċli biex isiru wajers minħabba li huma xaħmija ħafna. Għalhekk, għadha ma tistax tidħol fl-istadju tal-applikazzjoni prattika. Fil-qosor, kemm jekk hija ċeramika strutturali jew ċeramika funzjonali, il-proprjetajiet mekkaniċi huma l-aktar proprjetajiet bażiċi tal-materjali taċ-ċeramika. Huwa biss li użi differenti għandhom rekwiżiti differenti għall-proprjetajiet mekkaniċi.

Dan il-kapitolu jiddiskuti prinċipalment ċeramika strutturali.

Vantaġġi taċ-ċeramika

1. Karatteristiċi tal-prestazzjoni tal-materjali taċ-ċeramika

Kif nafu lkoll, ir-rabtiet kimiċi ta 'materjali metalliċi (deheb pur jew ligi) huma l-aktar metalli. Huma komposti minn atomi pożittivi tal-metall u sħab tal-elettroni li jimlewhom. Il-bonds tal-metall m'għandhom l-ebda direzzjonalità. Għalhekk, il-metall għandu proprjetajiet tajbin ta 'deformazzjoni tal-plastik. Fir-rigward taċ-ċeramika li tinjora komposti mhux metalliċi, il-proprjetajiet kimiċi tagħhom huma ogħla mis-saħħa u l-bonds kovalenti. Din il-kimika għandha direzzjonalità qawwija u enerġija li torbot għolja. Għalhekk, huwa diffiċli għall-materjali taċ-ċeramika li jgħaddu minn deformazzjoni plastika. Fraġilità għolja u sensittività qawwija ta 'xquq. Dan huwa l-għarqub ta 'Achilles ta' materjali taċ-ċeramika. Iżda huwa preċiżament minħabba dan it-tip ta 'bond kimiku li ċ-ċeramika strutturali għandha serje ta' proprjetajiet speċjali li huma superjuri għal materjali metalliċi.

①L-ebusija għolja tiddetermina r-reżistenza eċċellenti għall-ilbies tagħha;

②Punt ta 'fjamma għolja. Iddeterminat li għandu reżistenza tas-sħana pendenti;

③Stabbiltà kimika għolja. Jiddetermina li għandu reżistenza tajba għall-korrużjoni.

Għalkemm materjali taċ-ċeramika għandhom vantaġġi eċċellenti bħal dawn. Madankollu, l-iżvantaġġ fatali tagħha—fraġilità—tillimita l-prestazzjoni u l-applikazzjonijiet prattiċi tagħha. Għalhekk, it-tisħiħ taċ-ċeramika sar suġġett ewlieni fil-qasam tar-riċerka dwar il-materjali taċ-ċeramika li jiġbed l-attenzjoni dinjija (ara t-taqsima tat-tisħiħ taċ-ċeramika għad-dettalji).

2. Tqabbil bejn ċeramika moderna (avvanzata) u ċeramika tradizzjonali

Ċeramika moderna meta mqabbla maċ-ċeramika tradizzjonali. Hemm differenzi sinifikanti fil-kompożizzjoni tal-materja prima, il-proċess ta 'preparazzjoni, l-istruttura organizzattiva u l-prestazzjoni.

Kuntrast bejn ċeramika tradizzjonali u ċeramika moderna