Bahan keramik

Bahan keramik modéren nyaéta jinis keramik énggal anu dikembangkeun tina keramik tradisional dumasar kana keramik khusus sareng gaduh ciri has anu béda sareng keramik tradisional. Éta parantos lami ngalangkungan konsép sareng ruang lingkup keramik tradisional. Éta mangrupikeun produk téknologi luhur sareng énggal. Ku alatan éta, bahan keramik mangrupa subjék kuno jeung ngora.

Anu disebut bahan keramik modéren nyaéta bahan nonlogam anorganik. Ieu mangrupikeun salah sahiji tina tilu kategori utama bahan modern sareng logam sareng bahan organik. Éta ogé pangakuan umum sadaya bahan iwal bahan logam sareng bahan organik. Anu jadi bahan pembahasan dina ieu bab nyaéta bahan keramik modern atawa bahan nonlogam anorganik modern.

Bahan keramik modern gaduh konotasi téknologi tinggi. Dibandingkeun jeung bahan tradisional. Utamana ngagaduhan tilu ciri ieu:

(1) Dumasar kana sarat kamekaran élmu pangaweruh jeung téknologi modéren. Éta mangrupikeun produk pamekaran sains sareng téknologi modéren sareng mangrupikeun produk téknologi tinggi.

(2) Prosés manufaktur rumit sarta merlukeun hidayah prestasi ilmiah sarta téhnologis modern. Ku alatan éta, éta mangrupa produk pangaweruh-intensif teknis.

(3) Cai mibanda sipat alus teuing jeung husus sarta bisa minuhan sarat industri téhnologi komérsial sarta anyar.

Klasifikasi bahan keramik

Kalawan ngembangkeun produksi jeung sains jeung téhnologi. Jenis bahan sareng produk keramik ningkat unggal dinten. Pikeun ngagampangkeun pamahaman karakteristik rupa-rupa bahan atanapi produk, aranjeunna biasana digolongkeun tina sudut anu béda.

1. Klasifikasi ku komposisi kimia

(1) Keramik oksida. Aya seueur jinis keramik oksida, anu ngagaduhan posisi anu penting dina kulawarga keramik. Keramik oksida anu paling sering dianggo nyaéta Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) jeung spinel (MgAl2O3), jsb Al2O3 na SiO2 dina keramik téh salaku loba dipaké salaku baja jeung alloy aluminium dina bahan logam. Sababaraha keramik oksida dibéréndélkeun dina Table 11.1. Silikat ogé kagolong kana séri oksida. Sapertos ZrsiO4. Telepon parantos ngantosan. Aya ogé oksida komposit sapertos BaT, CgyiO; jsb ogé digolongkeun kana kategori ieu.

Bahan keramik digolongkeun dumasar kana komposisi kimia

(2) Keramik karbida. Keramik karbida umumna ngagaduhan titik lebur anu langkung luhur tibatan oksida. Anu paling sering dianggo nyaéta SIC, SC, Phoenix C. TIC jsb Keramik karbida kedah gaduh panyalindungan atmosfir salami prosés persiapan.

(3) Keramik Amida. Klorida anu paling seueur dianggo nyaéta a-ji, anu gaduh sipat mékanis komprehensif anu saé sareng résistansi suhu luhur. Salaku tambahan, aplikasi keramik TZN, BN, sareng AI nitride janten langkung nyebar. C3N4, anu nembé muncul, diperkirakeun gaduh prestasi anu langkung saé tibatan Si3O4.

(4) Opat keramik kimiawi. Aplikasi keramik boride henteu lega pisan. Éta utamana dipaké salaku aditif jero atawa fase kadua pikeun ditambahkeun kana matrices keramik séjén pikeun ngaronjatkeun kinerja. Anu biasa dianggo kalebet Ti, Zr&, jsb.

2. Klasifikasi ku kinerja sarta pamakéan

(1) Keramik struktural. Keramik struktural dianggo salaku bahan struktural pikeun ngahasilkeun bagian-bagian struktural. Utamana ngagunakeun sipat mékanis na. Kakuatan ditingkatkeun, kateguhan, karasa, modulus, résistansi maké, résistansi suhu luhur (kakuatan suhu luhur, résistansi shock termal, résistansi ablation), jsb. Kalolobaan opat keramik digolongkeun ku komposisi kimia nuklir disebutkeun di luhur mangrupakeun keramik struktural. Sapertos batu AjZQ. 3N4 sareng ZX mangrupikeun bahan keramik struktural kalayan sipat mékanis anu unggul.

(2) keramik fungsional. Keramik fungsional dipaké salaku bahan fungsional pikeun ngahasilkeun alat-alat fungsional, utamana ngagunakeun sipat fisik maranéhanana kayaning sipat éléktromagnétik, sipat termal, sipat optik, sipat biologis, jsb Contona ferrite. Keramik ferroelectric utamana dipaké pikeun sipat éléktromagnétik maranéhanana. Hal ieu dipaké pikeun nyieun komponén éléktromagnétik, keramik diéléktrik dipaké pikeun nyieun kapasitor, sarta keramik piezoelektrik dipaké pikeun nyieun kapindahan atawa sensor tekanan. Keramik éléktrolit padet bisa dipaké pikeun nyieun detéktor oksigén ngagunakeun sipat mindahkeun ion maranéhanana. Bioceramics dipaké pikeun nyieun tulang jieunan sarta huntu jieunan. Bahan superconducting sareng serat optik ogé kalebet kana kategori keramik fungsional.

Eta sia mentioning yén klasifikasi luhur ogé relatif. Tinimbang mutlak, sakapeung henteu aya wates anu ketat antara keramik struktural sareng keramik fungsional. Pikeun sababaraha bahan keramik, aya duanana. keramik piezoelektrik. Sanaos tiasa digolongkeun kana keramik fungsional, éta ogé ngagaduhan syarat anu tangtu pikeun sipat mékanisna, sapertos kakuatan, kateguhan, karasa, sareng modulus elastis. Anu mimiti, éta kedah gaduh kakuatan anu cekap pikeun nyegah karusakan nalika tahan gaya E, supados ciri piezoelektrik umum tiasa dihontal. Salaku tambahan, sapertos keramik struktural suhu luhur atanapi keramik tahan shock termal sareng tahan seuneu pikeun bagian tahan panas pesawat ruang angkasa, sanaos kalebet kana kategori keramik struktural. Tapi, résistansi ékspansi termal henteu ngan ukur ditangtukeun ku kakuatan, kateguhan, sareng modulus sorangan, tapi konduktivitas termal sareng koefisien ékspansi termal ogé sami sareng sipat mékanis, anu gaduh pangaruh anu penting dina résistansi shock termal. Résistansi korosi mangrupikeun pagelaran penting tina keramik kimia (sapertos pompa tahan asam), tapi kedah gaduh sipat mékanis anu tangtu pikeun nyumponan sarat industri. Bahan superkonduktor hese didamel kana kawat sabab lemakna tinggi. Ku alatan éta, éta henteu acan tiasa lebet kana tahap aplikasi praktis. Pikeun nyimpulkeun, naha éta keramik struktural atanapi keramik fungsional, sipat mékanis mangrupikeun sipat anu paling dasar tina bahan keramik. Ngan ukur kagunaan anu béda gaduh syarat anu béda pikeun sipat mékanis.

Bab ieu ngabahas utamana keramik struktural.

Kaunggulan tina keramik

1. Ciri kinerja bahan keramik

Sakumaha urang terang, beungkeut kimia tina bahan logam (emas murni atanapi alloy) lolobana logam. Éta diwangun ku atom logam positip sareng awan éléktron anu ngeusianana. Beungkeut logam teu boga arah. Ku alatan éta, logam boga sipat deformasi palastik alus. Sedengkeun pikeun keramik anu teu malire sanyawa nonlogam, sipat kimiana leuwih luhur batan kaséhatan sarta beungkeut kovalén. Kimia ieu gaduh arah anu kuat sareng énergi beungkeutan anu luhur. Ku alatan éta, hésé pikeun bahan keramik ngalaman deformasi plastik. Brittleness tinggi sareng sensitipitas retakan anu kuat. Ieu mangrupikeun keuneung Achilles tina bahan keramik. Tapi justru kusabab jenis beungkeut kimia ieu keramik struktural boga runtuyan sipat husus anu punjul ti bahan logam.

①Karasa High nangtukeun lalawanan maké alus teuing;

②Titik seuneu luhur. Ditangtukeun yén éta boga résistansi panas beredar;

③ stabilitas kimiawi High. Éta nangtukeun yén éta ngagaduhan résistansi korosi anu saé.

Sanajan bahan keramik boga kaunggulan alus teuing. Sanajan kitu, kalemahan fatalna - brittleness - ngawatesan kinerja sarta aplikasi praktis. Ku alatan éta, kateguhan keramik geus jadi topik inti dina widang panalungtikan bahan keramik nu metot perhatian sakuliah dunya (tingali bagian toughening keramik pikeun detil).

2. Babandingan antara keramik modern (maju) jeung keramik tradisional

Keramik modern dibandingkeun sareng keramik tradisional. Aya béda anu signifikan dina komposisi bahan baku, prosés persiapan, struktur organisasi sareng kinerja.

Kontras antara keramik tradisional jeung keramik modern