Qu'est-ce qui rend la céramique à structure spéciale si exigeante ?

De construction Céramique est reconnu pour ses avantages futuristes. Il offre de nombreuses propriétés exigeantes, telles que des propriétés thermomécaniques et chimiques améliorées. On le retrouve dans des applications en aérospatiale, métallurgie, ingénierie, optique et science des matériaux. En effet, qu'est-ce qui rend une structure spéciale ? Céramique distinct et polyvalent, c'est ce dont il est question ici.

Que sont les céramiques spéciales ?

Spécial Céramique sont généralement non métalliques dans leur constitution, connus pour leur solidité, leur durabilité et leur résistance. Céramique interviennent souvent dans des domaines très exigeants où les autres systèmes présentent des dysfonctionnements ou des pannes. Céramique sont des oxydes Céramique tels que l'alumine, le SiC, le Si3N4 et les carbures composés de niobidium et d'hafnium. Céramique conserve une intégrité mécanique élevée dans des environnements difficiles.

Quelques exemples de Spécial Céramique et les contextes d'utilisation sont donnés ci-dessous à titre de référence :

• L'oxyde d'alumine est un oxyde courant céramique intervient dans la fabrication de dispositifs médicaux et est utile dans les applications électroniques
• Le carbure de silicium est dur. Sa dureté et sa conductivité thermique supérieure le rendent idéal pour les applications automobiles et aérospatiales.
• Les nitrures de silicium sont résistants à l'usure et font partie intégrante des lames de coupe et des roulements mécaniques.
• Les carbures de niobidium et d'hafnium sont utilisés à des températures extrêmes. matériau céramique est donc adapté aux applications militaires, de défense ou aérospatiales.

Dureté des matériaux céramiques

Dureté de la céramique est un terme qui signifie céramique et sa résistance à l'abrasion. Cela nous indiquera si céramique est capable de résister aux effets de la pression, du frottement et de l'indentation pendant l'utilisation. céramique qui contribuent activement en tant que composants pour les outils de coupe, les accessoires de moteur et les matériaux utilisés pendant la construction.

Dureté de la céramique sur l'échelle de Mohs

Dureté de la céramique échelle de Mohs  est utilisé par les ingénieurs pour estimer la dureté de céramique. En effet, la résistance aux rayures d'un matériau céramique. Il génère une valeur comprise entre 1 et 10. En bref, le matériau le plus dur raye et crée une impression sur la contrepartie plus douce.

• Dureté de la céramique d'alumine sur l'échelle de Mohs, il est de 9. Il se situe à côté de celui du diamant et est utilisé comme abrasif et matériau de coupe.
• La dureté des céramiques en carbure de silicium (SiC) est de 9,5. Elles sont extrêmement utiles comme abrasifs et utilisées dans la fabrication de gilets pare-balles. matériau céramique le plus dur.
• Les carbures de niobidium et d'hafnium ont tous deux dureté de la céramique Avec une capacité d'environ 9 %, ils sont idéaux pour les applications soumises à l'usure. Ils sont également utilisés dans les secteurs militaire et aérospatial.
• Le nitrure de silicium a dureté de la céramique Mohs Valeur d'environ 8,5. Ils sont principalement utilisés dans les aubes de turbine et les paliers mécaniques, sujets à une forte usure.

Conductivité thermique des matériaux céramiques

Conductivité thermique de la céramique est faible pour les céramiques spéciales. Des informations fiables sur la conductivité thermique sont données à titre indicatif.

• Conductivité thermique La conductivité thermique de l'oxyde d'aluminium est d'environ 30 W/mK, ce qui le rend utile pour l'isolation thermique et la dissipation de la chaleur dans les appareils.
• Conductivité thermique de la céramique du SiC est beaucoup plus élevée par rapport aux autres céramique. Registre SiC conductivité thermique élevée dans la gamme de 120 à 150 W/mK. Cela les rend utiles dans les applications automobiles et aérospatiales. Le SiC fait partie des matériaux à haute conductivité thermique.

• Le nitrure de silicium possède une conductivité thermique modérée, comme l'alumine. Sa plage de conductivité est d'environ 30 à 40 W/Mk, ce qui le rend utile pour les applications modérées.
• L'hafnium et le niobidium présentent une conductivité thermique comprise entre 13 et 20 W/mK. Ils sont principalement destinés aux applications spatiales et nucléaires.

Propriétés des matériaux céramiques spéciaux

Que ce soit n'importe quoi matériau céramiqueLes propriétés sont principalement influencées par deux facteurs : la liaison chimique présente dans le matériau et sa structure cristalline. Les autres facteurs d'influence sont la microcomposition, la structure, la taille, la forme et la porosité des grains. Les impuretés et les défauts de fabrication jouent également un rôle dans le contrôle du comportement des matériaux spéciaux. matériaux céramiques.

Le conventionnel céramique Il s'agit de feldspaths, d'argiles, etc., préparés essentiellement par frittage. Leur plage de températures de fonctionnement est d'environ 1 200 °C. Bien que durs et résistants à la rouille et à la corrosion, ils ne présentent pas de résistance thermique et mécanique supérieure.

Spécial Céramique se distinguent à leur manière. Par exemple, l'oxyde de lithium est très résistant à la chaleur et est utilisé pour la fabrication de matériaux résistants aux hautes températures. À base de fer Céramique sont utilisés notamment comme aimants, le talc pour l'isolation et le cobalt pour les composants de mémoire. Céramique ou spécial céramiques structurelles sont donc fabriqués selon les exigences et les fonctionnalités recherchées et sont soigneusement conçus.

Structure des matériaux céramiques

Comme mentionné, les propriétés du matériaux céramiques sont largement influencés par leurs structures. Fondamentalement, Céramique possèdent deux structures principales : soit elles sont ioniques, soit elles sont covalentes. Les liaisons ioniques confèrent l'électronégativité et permettent au noyau d'attirer davantage d'électrons. Cela fonctionne pour combiner les métaux et les non-métaux. céramique.

Au contraire, des liaisons covalentes existent entre les non-métaux. Cela permet au matériau de partager les atomes entre eux. Les faibles valeurs de dilatation thermique, la dureté élevée et la résistance chimique dépendent de la nature des liaisons. céramiqueLa fragilité, bien qu’imprévue, est également le résultat de la nature du lien.

Céramique à structure spéciale

Céramiques à structure spéciale est apparu ces dernières années et joue un rôle crucial dans l'ingénierie. céramique sont souvent le résultat d'une fabrication rigoureuse soutenue par une ingénierie solide pour engager des propriétés matérielles pertinentes pour les entités.

Quelques céramiques à structure spéciale d'importance

Céramiques nitrurées

Nitrure céramique Il possède de fortes liaisons covalentes azote-silicium, ce qui lui confère une meilleure isolation et une bonne résistance. De par ses qualités structurelles, le nitrure de silicium est l'un des matériau céramique le plus dur. Il présente une excellente résistance à la corrosion et constitue un excellent isolant. Sa conductivité thermique est d'environ 320 W/Mk.

La conductivité thermique est ainsi 80 % supérieure à celle du cuivre. Le nitrure de silicium surpasse également les céramiques telles que le Beo et l'Al2o3 en termes de performances.

céramiques en carbure

Les céramiques carbure de bore et de silicium présentent une résistance à la flexion exceptionnelle. Cette valeur est d'environ 500 à 600 MPa à une température de 1 400 °C. Le composite développé à partir de ces deux carbures offre une résistance élevée aux chocs et une dureté élevée. Ils possèdent également un module élevé et sont utilisés dans la fabrication de gilets pare-balles et d'armures.

Céramique renforcée

renforcé céramique a fait de grands progrès ces derniers temps. Il existe des céramiques renforcées à base d'alumine, de thorium et de mullite, ainsi que d'autres à base d'oxydes.

Céramiques cristallines

La propriété de transmission de la lumière, en plus de la résistance à la corrosion et aux produits chimiques, a donné naissance à des cristaux céramiqueLes céramiques transparentes à base d'alumine et de nitrures d'alumine sont très répandues dans ce domaine. Les fabricants utilisent le frittage par micro-ondes pour produire les cristaux. céramique.

Applications des céramiques à structure spéciale

• De construction céramique Grâce à leur résistance aux températures élevées, ils sont souvent utilisés dans les vaisseaux spatiaux et les fusées. Par exemple, les composites sont utilisés dans les satellites.
• renforcé de fibres céramique ou structurel céramique sont utilisés dans les avions subsoniques pour des applications militaires
• La conductivité thermique élevée des céramiques structurelles a conduit à leur utilisation pour les circuits imprimés. Elles constituent des substrats performants.

Remarques finales

Exploration de la structure spéciale céramique Nés des inventions scientifiques et technologiques modernes, ils possèdent des fonctionnalités à la fois mécaniques et thermiques. Ils surpassent également les technologies électriques. céramique sont déjà utilisés dans divers domaines de l'ingénierie. L'avenir dépendra bien sûr de nouvelles avancées dans ce domaine.