Keramické materiály

Moderné keramické materiály sú novým typom keramiky, ktorá je vyvinutá z tradičnej keramiky na báze špeciálnej keramiky a má charakteristické vlastnosti, ktoré sa líšia od tradičnej keramiky. Už dávno presahuje pojem a rozsah tradičnej keramiky. Je to produkt špičkovej a novej technológie. Preto sú keramické materiály starodávnou a mladou témou.

Takzvané moderné keramické materiály sú anorganické nekovové materiály. Je to jedna z troch hlavných kategórií moderných materiálov popri kovoch a organických materiáloch. Je to tiež všeobecné uznanie všetkých materiálov okrem kovových a organických materiálov. Predmetom diskusie v tejto kapitole sú moderné keramické materiály alebo moderné anorganické nekovové materiály.

Moderné keramické materiály majú high-tech konotácie. V porovnaní s tradičnými materiálmi. Má predovšetkým tieto tri vlastnosti:

(1) Na základe požiadaviek moderného vedecko-technického rozvoja. Je to produkt vývoja modernej vedy a techniky a je to high-tech produkt.

(2) Výrobný proces je zložitý a vyžaduje si riadenie moderných vedeckých a technologických výdobytkov. Preto ide o produkt náročný na technické znalosti.

(3) Má vynikajúce a špeciálne vlastnosti a môže spĺňať požiadavky komerčného a nového technologického priemyslu.

Klasifikácia keramických materiálov

S rozvojom výroby a vedy a techniky. Druhy keramických materiálov a výrobkov každým dňom pribúdajú. Aby sa uľahčilo pochopenie charakteristík rôznych materiálov alebo výrobkov, sú zvyčajne klasifikované z rôznych uhlov pohľadu.

1. Klasifikácia podľa chemického zloženia

(1) Oxidová keramika. Existuje mnoho druhov oxidovej keramiky, ktorá zaujíma veľmi dôležité postavenie v keramickej rodine. Najčastejšie používanou oxidovou keramikou sú Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullit (3Al2O3.2SiO4) a spinel (MgAl2O3) atď. Al2O3 a SiO2 v keramike sú rovnako široko používané ako oceľ a zliatiny hliníka v kovových materiáloch. Niektoré oxidové keramiky sú uvedené v tabuľke 11.1. Silikáty tiež patria do skupiny oxidov. Ako napríklad ZrsiO4. Hovor čakal. Existujú aj kompozitné oxidy ako BaT, CgyiO; atď. tiež patria do tejto kategórie.

Keramické materiály sú klasifikované podľa chemického zloženia

(2) Karbidová keramika. Karbidová keramika má vo všeobecnosti vyššiu teplotu topenia ako oxidy. Najbežnejšie používané sú SIC, SC, Phoenix C. TIC atď. Karbidová keramika by mala mať počas procesu prípravy ochranu proti atmosfére.

(3) Amidová keramika. Najpoužívanejším chloridom je a-ji, ktorý má vynikajúce komplexné mechanické vlastnosti a odolnosť voči vysokej teplote. Okrem toho sú aplikácie nitridovej keramiky TZN, BN a AI čoraz rozšírenejšie. Očakáva sa, že C3N4, ktorý sa nedávno objavil, bude mať lepší výkon ako Si3O4.

(4) Štyri chemické keramiky. Aplikácie boridovej keramiky nie sú veľmi široké. Používajú sa hlavne ako hĺbkové prísady alebo druhé fázy, ktoré sa pridávajú do iných keramických matríc na zlepšenie výkonu. Medzi bežne používané patria Ti, Zr&, atď.

2. Klasifikácia podľa výkonu a použitia

(1) Stavebná keramika. Konštrukčná keramika sa používa ako konštrukčný materiál na výrobu konštrukčných dielov. Využívajte hlavne jeho mechanické vlastnosti. Zvýšená pevnosť, húževnatosť, tvrdosť, modul, odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť voči vysokej teplote (pevnosť pri vysokej teplote, odolnosť proti tepelným šokom, odolnosť proti ablácii) atď. Väčšina zo štyroch keramických materiálov klasifikovaných podľa jadrového chemického zloženia uvedeného vyššie sú štrukturálne keramiky. Ako napríklad kameň AjZQ. 3N4 a ZX sú reprezentatívne konštrukčné keramické materiály s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami.

(2) Funkčná keramika. Funkčná keramika sa používa ako funkčné materiály na výrobu funkčných zariadení, využívajúc najmä ich fyzikálne vlastnosti, ako sú elektromagnetické vlastnosti, tepelné vlastnosti, optické vlastnosti, biologické vlastnosti atď. Napríklad ferit. Feroelektrická keramika sa používa najmä pre svoje elektromagnetické vlastnosti. Vyrábajú sa z nej elektromagnetické súčiastky, z dielektrickej keramiky sa vyrábajú kondenzátory a z piezoelektrickej keramiky sa vyrábajú snímače posunu alebo tlaku. Keramiku s pevným elektrolytom možno použiť na výrobu detektorov kyslíka s využitím ich vlastností prenosu iónov. Biokeramika sa používa na výrobu umelých kostí a umelých zubov. Do kategórie funkčnej keramiky patria aj supravodivé materiály a optické vlákna.

Stojí za zmienku, že vyššie uvedená klasifikácia je tiež relatívna. Namiesto toho, aby to bolo absolútne, niekedy neexistuje striktná hranica medzi štruktúrnou keramikou a funkčnou keramikou. Pri niektorých keramických materiáloch existuje oboje. Piezoelektrická keramika. Hoci ju možno zaradiť medzi funkčnú keramiku, má aj určité požiadavky na svoje mechanické vlastnosti, ako je pevnosť, húževnatosť, tvrdosť a modul pružnosti. V prvom rade musí mať dostatočnú pevnosť, aby sa zabránilo poškodeniu pri odolávaní E sile, aby bolo možné dosiahnuť bežné piezoelektrické charakteristiky. Okrem toho, ako je vysokoteplotná konštrukčná keramika alebo keramika odolná voči teplotným šokom a ohňu pre žiaruvzdorné časti kozmických lodí, hoci patria do kategórie konštrukčnej keramiky. Odolnosť proti tepelnej rozťažnosti však nie je určená len jej vlastnou pevnosťou, húževnatosťou a modulom, ale aj tepelná vodivosť a koeficient tepelnej rozťažnosti sú rovnaké ako mechanické vlastnosti, ktoré majú veľmi dôležitý vplyv na odolnosť proti tepelným šokom. Odolnosť proti korózii je dôležitým parametrom chemickej keramiky (ako sú čerpadlá odolné voči kyselinám), ale musí mať určité mechanické vlastnosti, aby spĺňala požiadavky priemyslu. Zo supravodivých materiálov sa ťažko vyrábajú drôty, pretože sú veľmi mastné. Preto ešte nemôže vstúpiť do fázy praktickej aplikácie. Suma sumárum, či už ide o konštrukčnú keramiku alebo funkčnú keramiku, mechanické vlastnosti sú najzákladnejšie vlastnosti keramických materiálov. Ide len o to, že rôzne použitia majú rôzne požiadavky na mechanické vlastnosti.

Táto kapitola pojednáva najmä o stavebnej keramike.

Výhody keramiky

1. Výkonové charakteristiky keramických materiálov

Ako všetci vieme, chemické väzby kovových materiálov (čisté zlato alebo zliatiny) sú väčšinou kovy. Skladajú sa z kovových kladných atómov a elektrónových oblakov, ktoré ich vypĺňajú. Kovové väzby nemajú smerovosť. Preto má kov dobré vlastnosti plastickej deformácie. Čo sa týka keramiky, ktorá ignoruje nekovové zlúčeniny, ich chemické vlastnosti sú vyššie ako zdravotné a kovalentné väzby. Táto chémia má silnú smerovosť a vysokú väzbovú energiu. Preto je ťažké, aby keramické materiály podliehali plastickej deformácii. Vysoká krehkosť a silná citlivosť na praskliny. To je Achillova päta keramických materiálov. Ale práve kvôli tomuto typu chemickej väzby má konštrukčná keramika rad špeciálnych vlastností, ktoré sú lepšie ako kovové materiály.

①Vysoká tvrdosť určuje jeho vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu;

② Vysoký bod plameňa. Zistilo sa, že má vynikajúcu tepelnú odolnosť;

③Vysoká chemická stabilita. Určuje, že má dobrú odolnosť proti korózii.

Aj keď keramické materiály majú také vynikajúce výhody. Jeho fatálna nevýhoda – krehkosť – však obmedzuje jeho výkon a praktické využitie. Preto sa tvrdenie keramiky stalo kľúčovou témou v oblasti výskumu keramických materiálov, ktorá priťahuje celosvetovú pozornosť (podrobnosti pozri v sekcii tvrdenie keramiky).

2. Porovnanie modernej (pokročilej) keramiky a tradičnej keramiky

Moderná keramika v porovnaní s tradičnou keramikou. Výrazné rozdiely sú v surovinovom zložení, procese prípravy, organizačnej štruktúre a výkonnosti.

Kontrast medzi tradičnou keramikou a modernou keramikou