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Céramiques traditionnelles et céramiques avancées

Date de publication : 17/01/2025 18:39:20

Dans l'histoire du développement de la civilisation humaine, les premières technologies céramiques remontent au Néolithique. Des produits en argile originaux à la porcelaine raffinée, en passant par la céramique technique moderne, la technologie céramique est en constante innovation.

La céramique est un matériau inorganique non métallique, généralement obtenu par frittage à haute température. Les matériaux céramiques possèdent d'excellentes propriétés physiques et chimiques. Des premières poteries aux pièces céramiques modernes de haute technologie, le développement de la technologie céramique a été témoin des progrès progressifs de l'artisanat et de la technologie.

Vous êtes curieux de connaître la différence entre la céramique traditionnelle et la céramique avancée ? Cet article vous aidera à y voir plus clair.

 


Liens rapides

  1. Qu'est-ce que la céramique traditionnelle ?
  2. Technologie de fabrication traditionnelle de la céramique
  3. Caractéristiques de performance des céramiques traditionnelles
  4. Applications typiques de la céramique traditionnelle
  5. Qu'est-ce que la céramique avancée ?
  6. Principales matières premières pour les céramiques avancées
  7. Technologie de préparation des céramiques avancées

 


Qu'est-ce que la céramique traditionnelle ?

La céramique traditionnelle est fabriquée à partir de minéraux naturels tels que l'argile, le feldspath et le quartz. Ce type de céramique traditionnelle bénéficie d'une longue histoire et d'un savoir-faire artisanal très développé. Elle est largement utilisée en architecture, dans les objets du quotidien et en décoration. Bols, assiettes, vases et porcelaines courants sont des céramiques traditionnelles.

Que sont les céramiques traditionnelles

Que sont les céramiques traditionnelles

 

La céramique traditionnelle utilise principalement trois matières premières naturelles :

Argile : Peut offrir une plus grande plasticité et une plus grande capacité de moulage

Feldspath : température de frittage plus basse, ce qui peut favoriser la densification

Quartz : ajuste le coefficient de dilatation thermique et améliore la résistance mécanique

 


Technologie de fabrication traditionnelle de la céramique

Le processus de production de la céramique traditionnelle est relativement simple et très abouti. Il se décompose principalement en plusieurs étapes :

  • Traitement des matières premières : concassage, criblage et dosage des minéraux bruts
Matières premières céramiques non traitées

Matières premières céramiques non traitées

  • Moulage : Utilisation de la plasticité de l'argile pour le moulage ou la coulée en barbotine
Façonner le pot en céramique

Façonner le pot en céramique

  • Séchage : Éliminer l'humidité du corps vert pour le préparer à la cuisson ultérieure
Céramiques en attente de séchage

Céramiques en attente de séchage

  • Frittage : Frittage à haute température dans un four à haute température
Cuisson de la céramique

Cuisson de la céramique

 


Caractéristiques de performance des céramiques traditionnelles

Les céramiques sont fragiles et se cassent facilement

Les céramiques sont fragiles et se cassent facilement

Les performances des céramiques traditionnelles sont relativement générales et elles sont principalement utilisées au quotidien. Leur dureté modérée, leur fragilité relative, leur résistance aux températures élevées et leurs bonnes propriétés isolantes en font des matériaux idéaux pour les infrastructures et les œuvres d'art décoratives.

 


Applications typiques de la céramique traditionnelle

Matériaux de construction : Briques, tuiles utilisées dans le secteur de la construction

Brique imitation pierre en céramique

Brique imitation pierre en céramique

Ustensiles du quotidien : vaisselle et vases pour la vie quotidienne

Vaisselle en céramique

Vaisselle en céramique

Utilisation industrielle : certains peuvent être utilisés pour les isolants de base et les matériaux de meulage

 


Qu'est-ce que la céramique avancée ?

Les céramiques avancées, également appelées céramiques techniques et céramiques spéciales, sont des composés de haute pureté et de nouveaux matériaux céramiques hautes performances préparés grâce à une technologie de processus moderne.

Céramiques avancées

Céramiques avancées

Les céramiques fabriquées à partir de différents matériaux présentent des performances différentes. Les matières premières des céramiques avancées sont généralement des composés raffinés, tels que divers oxydes, nitrures, etc. Ces composés de haute pureté présentent une consistance et une stabilité exceptionnelles, et sont des matériaux irremplaçables pour diverses applications exigeantes.

 


Principales matières premières pour les céramiques avancées

 

  • Oxydes : Alumine (Al2O3), oxyde de zirconium (ZrO2), oxyde de béryllium (BeO)

Céramique d'alumineIl s'agit de la céramique avancée la plus courante et l'une des plus économiques. Elle présente de solides propriétés globales, une dureté élevée, une résistance aux hautes températures et une excellente isolation électrique. C'est le matériau privilégié pour de nombreuses applications.

Couramment utilisé dans les matériaux réfractaires, les composants isolants, les substrats, les abrasifs

Céramique d'alumine

Céramique d'alumine

Lectures complémentaires : L’oxyde d’aluminium est-il toxique ?

 

Céramique de zirconeSa ténacité est parmi les meilleures parmi de nombreuses céramiques, sa résistance est très élevée et il est biocompatible et compatible avec le corps humain. C'est un matériau céramique couramment utilisé dans les applications dentaires.

Couramment utilisé dans les couteaux en céramique, les applications dentaires, les pièces d'usure, les substrats

Céramique de zircone

Céramique de zircone

Lectures complémentaires : Quelles sont les utilisations de la céramique zircone ?

 

Céramique d'oxyde de bérylliumSa conductivité thermique est exceptionnelle et en fait l'un des meilleurs conducteurs thermiques parmi les matériaux céramiques connus. De plus, il peut être utilisé comme modérateur et réflecteur pour les réacteurs nucléaires. Il est très utile dans les applications nucléaires. Cependant, il convient de noter que les matières premières à base d'oxyde de béryllium sont généralement toxiques et nécessitent des précautions particulières lors de leur fabrication.

Couramment utilisé pour les substrats, les pièces résistantes à l'usure et les pièces à haute température

Lectures complémentaires : Quels sont les matériaux céramiques présentant la meilleure conductivité thermique ?

 

  • Non-oxydes : carbure de silicium (SiC), nitrure de silicium (Si3N4), nitrure d'aluminium (AlN), carbure de bore (B4C)

Céramique en nitrure de silicium:Il a une forte résistance aux chocs et à l'oxydation à haute température, et est souvent utilisé dans certaines pièces à haute résistance à des températures extrêmes, telles que les pièces de moteur automobile, les aubes de turbine, les roulements, etc.

Céramique en nitrure de silicium

Céramique en nitrure de silicium

Lectures complémentaires : Utilisations des céramiques en nitrure de silicium

 

céramique en carbure de silicium:C'est l'une des céramiques les plus dures, deuxième après le diamant en termes de dureté, et elle est connue sous le nom de « diamant noir ».

Couramment utilisé dans les substrats semi-conducteurs, les composants d'équipements chimiques et les matériaux pare-balles

céramique en carbure de silicium

céramique en carbure de silicium

Lectures complémentaires : Quelles sont les utilisations des céramiques en carbure de silicium ?

 

Céramique en nitrure d'aluminiumLa conductivité thermique du nitrure d'aluminium est excellente et il est l'un des meilleurs matériaux céramiques. Il peut être utilisé comme matériau de dissipation thermique pour la plupart des appareils électriques de forte puissance.

Couramment utilisé pour les substrats de dissipation thermique et les composants de dissipation thermique

Céramique en nitrure d'aluminium

Céramique en nitrure d'aluminium

 

Céramique au carbure de boreIl s'agit d'un excellent matériau pare-balles, surnommé la « céramique pare-balles la plus légère ». Sa densité est inférieure à celle des céramiques ordinaires et ses performances de protection sont excellentes. Dans l'armée américaine, de nombreux inserts de protection pour armes légères utilisent des plaques de céramique en carbure de bore.

Céramique au carbure de bore

Céramique au carbure de bore

Lectures complémentaires : Application du carbure de bore dans les pare-balles

 

  • Matériaux composites : Composites à matrice céramique

Les céramiques composites sont constituées de divers matériaux céramiques, combinant de multiples propriétés supérieures et compensant leurs défauts respectifs. Les plus courantes sont les céramiques d'alumine renforcées à la zircone (ZTA) et la zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium (YSZ), l'une améliorant la ténacité de l'alumine et l'autre rendant la zircone d'origine plus stable.

 


Technologie de préparation des céramiques avancées

Comparé à la céramique traditionnelle, le processus de préparation des céramiques avancées est plus complexe et précis, et nécessite l'utilisation de divers équipements techniques. Les principales étapes sont les suivantes :

  • Synthèse de poudres : transformation de matières premières céramiques en poudres ultrafines
Poudre de céramique

Poudre de céramique

 

  • Moulage : Moulage par pressage isostatique, moulage par injection et autres méthodes
Moules de moulage par injection en céramique

Moules de moulage par injection en céramique

 

  • Frittage : Frittage à haute température avec contrôle précis de la température
Frittage céramique avancé

Frittage céramique avancé

 

  • Post-traitement : Enfin, une série de traitements de précision et de traitement de surface sont effectués
Usinage de précision en céramique

Usinage de précision en céramique

 


Tableau des paramètres de performance des céramiques avancées

Nous avons établi des tableaux de paramètres de performance de divers matériaux céramiques avancés pour votre référence

Performance

Unité

Al₂O₃

ZrO₂

BeO

AlN

Si₃N₄

SiC

B₄C

Densité

g/cm3

3.95-4.1

5.6-6.1

3.0

3.26

3.2-3.3

3.1-3.3

2.5-2.6

Résistance à la compression

MPa

1500-2000

1200-1300

1700-2000

1700-2000

1700-2200

2500-3000

3000-3500

Résistance à la flexion

MPa

200-400

900-1200

400-600

350-600

1000-1500

400-600

400-600

Ténacité à la rupture

(MPa·m^1/2)

250-350

500-600

300-450

200-400

800-1200

600-800

500-700

Coefficient de dilatation thermique

(10⁻⁶/K)

3-4

8-10

3-4

3.5-4

6-7

4-5

3-4

Conductivité thermique

(W/m·K)

7.9-9

2.2-2.5

200-250

180-220

30-35

120-150

30-50

Point de fusion

(℃)

2050

2700

2500

2200

1900

2700

2500

 


Conclusion

Grâce à leur technologie et à leur économie matures, les céramiques traditionnelles continuent de jouer un rôle important dans les applications de base de la vie quotidienne, tandis que les céramiques avancées favorisent le développement des industries de haute technologie grâce à leurs excellentes performances. Merci d'avoir lu cet article ; j'espère qu'il vous sera utile.

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