Estructural Cerámica Es ampliamente reconocido por sus beneficios futuristas. Ofrece numerosas propiedades exigentes, como propiedades termomecánicas y químicas mejoradas. Se utilizan en aplicaciones aeroespaciales, metalúrgicas, de ingeniería, óptica y de ciencia de materiales. De hecho, lo que caracteriza a una estructura especial... Cerámica Lo que aquí se discute es distinto y versátil.
¿Qué son las cerámicas especiales?
Especial Cerámica son generalmente no metálicos en su constitución conocidos por su fuerza, durabilidad y resistencia. Especial Cerámica A menudo atienden áreas de alta demanda donde otros sistemas fallan o funcionan mal. El especial común Cerámica son óxido Cerámica como la alúmina, el SiC, el Si3N4 y los carburos compuestos de niobio y hafnio. Especial Cerámica Mantiene una alta integridad mecánica sujeta a entornos hostiles.
Algunos ejemplos de Especial Cerámica y los contextos de uso se dan a continuación como referencia:
- Óxido de alúmina, un óxido común cerámico Se utiliza en la fabricación de dispositivos médicos y es útil en aplicaciones electrónicas.
- El carburo de silicio es duro. Su dureza y su excelente conductividad térmica lo hacen adecuado para aplicaciones automotrices y aeroespaciales.
- Los nitruros de silicio son resistentes al desgaste y se convierten en un componente integral de las cuchillas de corte y los cojinetes mecánicos.
- Los carburos de niobidio y hafnio se utilizan en temperaturas extremas. material cerámico Por lo tanto, es adecuado en aplicaciones militares, de defensa o aeroespaciales.
Dureza de los materiales cerámicos
Dureza cerámica es un término que representa la cerámico y su resistencia a cualquier abrasión. Esto nos dirá si el cerámico Es capaz de soportar los efectos de la presión, la fricción y la indentación durante el uso. El especial cerámica que contribuyen activamente como componentes para herramientas de corte, accesorios de motores y materiales utilizados durante la construcción.
Dureza cerámica en la escala de Mohs
Dureza cerámica Escala de Mohs es utilizado por los ingenieros para estimar la dureza de cerámico. De hecho, la resistencia al rayado de un material cerámico. Genera un valor entre 1 y 10. En resumen, el material más duro se raya y crea impresión en el más blando.
- Dureza de la cerámica de alúmina En la escala de Mohs es 9. Se encuentra junto al diamante y se utiliza como abrasivo y material de corte.
- La dureza de la cerámica de carburo de silicio (SiC) es de 9,5. Son extremadamente útiles como abrasivos y se utilizan en la fabricación de chalecos antibalas. material cerámico más duro.
- Los carburos de niobidio y hafnio tienen dureza cerámica Alrededor de 9, lo que los hace ideales para aplicaciones sujetas a desgaste. También se emplean en sectores militares y aeroespaciales.
- El nitruro de silicio tiene dureza de cerámica Mohs Valor aproximado de 8,5. Se utilizan principalmente en álabes de turbinas y cojinetes mecánicos, que están sujetos a un alto desgaste.
Conductividad térmica de los materiales cerámicos
Conductividad térmica de la cerámica Es baja para cerámicas especiales. Se ofrece información fiable sobre conductividad térmica como referencia.
- Conductividad térmica El óxido de aluminio es de alrededor de 30 W/mK, lo que lo hace útil para el aislamiento térmico y la disipación de calor en dispositivos.
- Conductividad térmica de la cerámica de SiC es mucho mayor en comparación con los otros cerámicaRegistro de SiC alta conductividad térmica En el rango de 120 a 150 W/mK, lo que los hace útiles en aplicaciones automotrices y en el sector aeroespacial. El SiC se encuentra dentro del rango de materiales con alta conductividad térmica.
- El nitruro de silicio posee una conductividad térmica moderada, similar a la de la alúmina. Su rango de conductividad térmica es de alrededor de 30-40 W/Mk, lo que lo hace útil en aplicaciones moderadas.
- El hafnio y el niobidio tienen una conductividad térmica de entre 13 y 20 W/mK. Están diseñados principalmente para aplicaciones en la ciencia espacial y la energía nuclear.
Propiedades de materiales cerámicos especiales
Sea cual sea material cerámicoLas propiedades se ven influenciadas principalmente por dos factores: el enlace químico presente en el material y la estructura cristalina esencial. Otros factores influyentes son la microcomposición, la estructura del grano, el tamaño, la forma y la porosidad. Las impurezas y los defectos durante la fabricación también influyen en el comportamiento de las piezas especiales. materiales cerámicos.
El convencional cerámico Se trata de feldespato, arcilla, etc., que se preparan básicamente mediante sinterización. Ofrecen un rango de temperatura de funcionamiento de alrededor de 1200 °C. Si bien son duros y resistentes a la oxidación y la corrosión, carecen de las ventajas de una resistencia térmica y mecánica superior.
Especial Cerámica Son distintos a su manera. Por ejemplo, el óxido de litio es muy resistente al calor y se utiliza para la fabricación de materiales de alta temperatura. El hierro... Cerámica Se utilizan particularmente como imanes, talco para aislamiento y a base de cobalto para componentes de memoria. Especial Cerámica o especial Cerámica estructural Por lo tanto, se fabrican según los requisitos y la funcionalidad buscada y están completamente diseñados.
Estructura de los materiales cerámicos
Como se mencionó, las propiedades de la materiales cerámicos están influenciados en gran medida por sus estructuras. Básicamente, Cerámica Tienen dos estructuras principales: iónicas o covalentes. Los enlaces iónicos imparten electronegatividad y hacen que el núcleo atraiga más electrones. Esto funciona al combinar metales y no metales en cerámico.
Por el contrario, los enlaces covalentes existen entre los no metales. Esto hace que el material comparta los átomos entre sí. Los bajos valores de expansión térmica, la alta dureza y la resistencia química dependen de la naturaleza de los enlaces. cerámicaLa fragilidad, aunque imprevista, también es resultado de la naturaleza del vínculo.
Cerámica de estructura especial
Cerámica de estructura especial Ha surgido en los últimos años y juega un papel crucial en la ingeniería estructural. cerámica A menudo son el resultado de una fabricación estricta respaldada por una ingeniería sólida para lograr propiedades materiales relevantes para las entidades.
Algunas cerámicas de estructura especial de importancia
Cerámica de nitruro
Nitruro cerámica Tiene fuertes enlaces covalentes de nitrógeno y silicio que proporcionan un mejor aislamiento y buena resistencia. El nitruro de silicio, debido a sus méritos estructurales, forma uno de los... material cerámico más duro. Presenta una resistencia superior a la corrosión y actúa como un buen aislante. La conductividad térmica del nitruro de silicio es de aproximadamente 320 W/Mk.
Por lo tanto, su conductividad térmica es 80 % superior a la del cobre. El nitruro de silicio también supera en rendimiento a cerámicas como el Beo y el Al₂O₃.
Cerámica de carburo
Las cerámicas de carburo de boro y silicio poseen una resistencia a la flexión excepcional, con valores aproximados de 500 a 600 MPa a un rango de temperatura de 1400 °C. El compuesto desarrollado con ambos carburos ofrece alta resistencia al impacto y dureza. Además, poseen un módulo alto y se utilizan en la fabricación de chalecos y armaduras.
Cerámica endurecida
Endurecido cerámica Ha avanzado mucho últimamente. Existen cerámicas endurecidas de alúmina, torio y mullita, y algunas de óxidos.
Cerámica cristalina
La propiedad de transmisión de luz sumada a la resistencia a la corrosión y a los productos químicos ha dado lugar a la cristalinidad. cerámicaLas cerámicas transparentes de alúmina y nitruros de alúmina son populares en este régimen. Los fabricantes utilizan la sinterización por microondas para producir los cristales. cerámica.
Aplicaciones de la cerámica de estructura especial
- Estructural cerámica Debido a su capacidad para soportar altas temperaturas, se utilizan a menudo en naves espaciales y cohetes. Por ejemplo, los materiales compuestos se utilizan en satélites.
- reforzado con fibra cerámica o estructural cerámica Se utilizan en aeronaves subsónicas para aplicaciones militares.
- La alta conductividad térmica de la cerámica estructural ha propiciado su uso en placas de circuitos impresos. Sirven como sustratos eficientes.
Observaciones finales
Exploración de la estructura especial cerámica Se originaron gracias a las invenciones de la ciencia y la tecnología modernas. Poseen funcionalidades tanto mecánicas como térmicas. También superan en prestaciones eléctricas. Estructural cerámica Ya se utilizan en distintas áreas de la ingeniería. El futuro, por supuesto, dependerá de más avances en este campo.