Keramični materiali

Sodobni keramični materiali so nova vrsta keramike, ki se je razvila iz tradicionalne keramike na osnovi posebne keramike in ima značilne lastnosti, ki se razlikujejo od tradicionalne keramike. Že zdavnaj je presegla koncept in okvir tradicionalne keramike. Je produkt visoke in nove tehnologije. Zato so keramični materiali starodavna in mlada tema.

Tako imenovani sodobni keramični materiali so anorganski nekovinski materiali. Je ena izmed treh glavnih kategorij sodobnih materialov poleg kovin in organskih materialov. Je tudi splošno priznanje za vse materiale, razen kovinskih materialov in organskih materialov. Predmet obravnave v tem poglavju so sodobni keramični materiali oziroma sodobni anorganski nekovinski materiali.

Sodobni keramični materiali imajo visokotehnološke konotacije. V primerjavi s tradicionalnimi materiali. Ima predvsem naslednje tri značilnosti:

(1) Na podlagi zahtev sodobnega znanstvenega in tehnološkega razvoja. Je produkt razvoja sodobne znanosti in tehnologije in je visokotehnološki izdelek.

(2) Postopek izdelave je kompleksen in zahteva usmerjanje sodobnih znanstvenih in tehnoloških dosežkov. Zato je izdelek, ki zahteva tehnično znanje.

(3) Ima odlične in posebne lastnosti ter lahko izpolnjuje zahteve komercialne in nove tehnološke industrije.

Klasifikacija keramičnih materialov

Z razvojem proizvodnje ter znanosti in tehnologije. Vrste keramičnih materialov in izdelkov je iz dneva v dan več. Zaradi lažjega razumevanja značilnosti različnih materialov ali izdelkov so ti običajno razvrščeni z različnih zornih kotov.

1. Razvrstitev po kemični sestavi

(1) Oksidna keramika. Obstaja veliko vrst oksidne keramike, ki zavzemajo zelo pomembno mesto v družini keramike. Najpogosteje uporabljene oksidne keramike so Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mulit (3Al2O3.2SiO4) in spinel (MgAl2O3) itd. Al2O3 in SiO2 se v keramiki tako pogosto uporabljata kot jeklene in aluminijeve zlitine v kovinskih materialih. Nekatere oksidne keramike so navedene v tabeli 11.1. V oksidno vrsto spadajo tudi silikati. Kot je ZrsiO4. Klic je čakal. Obstajajo tudi sestavljeni oksidi, kot so BaT, CgyiO; itd. spadajo tudi v to kategorijo.

Keramične materiale razvrščamo po kemični sestavi

(2) Karbidna keramika. Karbidna keramika ima na splošno višje tališče kot oksidi. Najpogosteje uporabljeni so SIC, SC, Phoenix C. TIC itd. Karbidna keramika mora imeti atmosfersko zaščito med postopkom priprave.

(3) Amidna keramika. Najpogosteje uporabljen klorid je a-ji, ki ima odlične celovite mehanske lastnosti in odpornost na visoke temperature. Poleg tega je uporaba nitridne keramike TZN, BN in AI čedalje bolj razširjena. Pričakuje se, da bo C3N4, ki se je pojavil pred kratkim, boljši od Si3O4.

(4) Štiri kemične keramike. Področja uporabe boridne keramike niso zelo široka. Uporabljajo se predvsem kot globinski dodatki ali druge faze, ki se dodajajo drugim keramičnim matricam za izboljšanje učinkovitosti. Pogosto uporabljeni vključujejo Ti, Zr& itd.

2. Razvrstitev po zmogljivosti in uporabi

(1) Konstrukcijska keramika. Strukturna keramika se uporablja kot konstrukcijski material za izdelavo strukturnih delov. V glavnem uporabite njegove mehanske lastnosti. Izboljšana trdnost, žilavost, trdota, modul, odpornost proti obrabi, odpornost na visoke temperature (trdnost na visoke temperature, odpornost na toplotne udarce, odpornost na ablacijo) itd. Večina od štirih zgoraj omenjenih keramik, razvrščenih po jedrski kemični sestavi, je strukturna keramika. Kot je kamen AjZQ. 3N4 in ZX sta reprezentativna strukturna keramična materiala z vrhunskimi mehanskimi lastnostmi.

(2) Funkcionalna keramika. Funkcionalna keramika se uporablja kot funkcionalni material za izdelavo funkcionalnih naprav, predvsem z uporabo njenih fizikalnih lastnosti, kot so elektromagnetne lastnosti, toplotne lastnosti, optične lastnosti, biološke lastnosti itd. Na primer ferit. Feroelektrična keramika se uporablja predvsem zaradi svojih elektromagnetnih lastnosti. Uporablja se za izdelavo elektromagnetnih komponent, dielektrična keramika se uporablja za izdelavo kondenzatorjev, piezoelektrična keramika pa se uporablja za izdelavo senzorjev premika ali tlaka. Keramiko s trdnim elektrolitom je mogoče uporabiti za izdelavo detektorjev kisika z uporabo lastnosti prenosa ionov. Biokeramika se uporablja za izdelavo umetnih kosti in umetnih zob. V kategorijo funkcionalne keramike sodijo tudi superprevodni materiali in optična vlakna.

Omeniti velja, da je zgornja razvrstitev tudi relativna. Namesto da bi bila absolutna, včasih ni stroge meje med strukturno keramiko in funkcionalno keramiko. Pri nekaterih keramičnih materialih obstaja oboje. Piezoelektrična keramika. Čeprav jo lahko uvrstimo med funkcionalno keramiko, ima tudi določene zahteve glede mehanskih lastnosti, kot so trdnost, žilavost, trdota in modul elastičnosti. Najprej mora imeti zadostno trdnost, da prepreči poškodbe, ko prenese silo E, tako da je mogoče doseči običajne piezoelektrične lastnosti. Poleg tega, kot je visokotemperaturna strukturna keramika ali keramika, odporna na toplotne udarce in ogenj, za toplotno odporne dele vesoljskih plovil, čeprav spadajo v kategorijo strukturne keramike. Vendar odpornost na toplotno raztezanje ni določena samo z lastno trdnostjo, žilavostjo in modulom, ampak sta tudi toplotna prevodnost in koeficient toplotnega raztezanja enaka mehanskim lastnostim, ki zelo pomembno vplivajo na odpornost na toplotni udar. Odpornost proti koroziji je pomembna lastnost kemične keramike (kot so kislinsko odporne črpalke), vendar mora imeti določene mehanske lastnosti, da izpolnjuje zahteve industrije. Superprevodne materiale je težko predelati v žice, ker so zelo mastni. Zato še ne more vstopiti v fazo praktične uporabe. Če povzamemo, ne glede na to, ali gre za strukturno keramiko ali funkcionalno keramiko, so mehanske lastnosti najosnovnejše lastnosti keramičnih materialov. Samo različne uporabe imajo različne zahteve glede mehanskih lastnosti.

V tem poglavju je obravnavana predvsem strukturna keramika.

Prednosti keramike

1. Značilnosti delovanja keramičnih materialov

Kot vsi vemo, so kemične vezi kovinskih materialov (čistega zlata ali zlitin) večinoma kovine. Sestavljeni so iz kovinskih pozitivnih atomov in elektronskih oblakov, ki jih polnijo. Kovinske vezi nimajo usmerjenosti. Zato ima kovina dobre lastnosti plastične deformacije. Kar zadeva keramiko, ki ne upošteva nekovinskih spojin, so njene kemijske lastnosti višje od zdravja in kovalentnih vezi. Ta kemija ima močno usmerjenost in visoko vezavno energijo. Zato se keramični materiali težko plastično deformirajo. Visoka krhkost in močna občutljivost na razpoke. To je Ahilova peta keramičnih materialov. Toda prav zaradi te vrste kemične vezi ima strukturna keramika vrsto posebnih lastnosti, ki so boljše od kovinskih materialov.

①Visoka trdota določa njegovo odlično odpornost proti obrabi;

②Visoka točka plamena. Ugotovljeno, da ima izjemno toplotno odpornost;

③Visoka kemična stabilnost. Določa, da ima dobro odpornost proti koroziji.

Čeprav imajo keramični materiali tako odlične prednosti. Vendar pa njegova usodna pomanjkljivost - krhkost - omejuje njegovo delovanje in praktično uporabo. Zato je utrjevanje keramike postalo osrednja tema na področju raziskav keramičnih materialov, ki pritegne svetovno pozornost (za podrobnosti glejte razdelek o utrjevanju keramike).

2. Primerjava med moderno (napredno) keramiko in tradicionalno keramiko

Moderna keramika v primerjavi s tradicionalno keramiko. Obstajajo velike razlike v sestavi surovin, procesu priprave, organizacijski strukturi in uspešnosti.

Kontrast med tradicionalno keramiko in moderno keramiko