Struktural Keramik sangat diakui karena manfaat futuristiknya. Material ini menawarkan banyak sifat yang dibutuhkan seperti peningkatan sifat termal, mekanik, dan kimia. Sifat-sifat ini banyak digunakan dalam aplikasi dirgantara, metalurgi, teknik, optik, dan ilmu material. Memang, apa yang membuat struktur istimewa Keramik berbeda dan serbaguna itulah yang dibahas di sini.
Apa itu Keramik Khusus?
Spesial Keramik umumnya non-logam dalam konstitusinya yang dikenal karena kekuatan, daya tahan, dan ketahanannya. Khususnya Keramik sering melayani area yang sangat menuntut di mana sistem lain tidak berfungsi atau gagal. Spesialisasi umum Keramik adalah Oksida Keramik seperti Alumina, SiC, Si3N4 dan karbida yang terbuat dari Niobidium dan Hafnium. Keramik memiliki integritas mekanis tinggi yang mampu bertahan terhadap lingkungan yang keras.
Beberapa contoh Spesial Keramik dan konteks penggunaannya diberikan di bawah ini sebagai referensi:
- Alumina Oksida oksida umum keramik melayani pembuatan perangkat medis dan berguna dalam aplikasi elektronik
- Silikon Karbida bersifat keras. Sifat kekerasan dan konduktivitas termalnya yang unggul membuatnya cocok untuk aplikasi otomotif dan kedirgantaraan.
- Nitrida silikon tahan aus dan sobek. Nitrida silikon menjadi bagian integral dari bilah pemotong dan bantalan mekanis.
- Karbida Niobidium dan Hafnium digunakan pada suhu ekstrem. bahan keramik Oleh karena itu cocok untuk aplikasi militer, pertahanan atau kedirgantaraan.
Kekerasan bahan keramik
Kekerasan keramik adalah istilah yang berarti keramik dan ketahanannya terhadap abrasi apa pun. Ini akan memberi tahu kita apakah keramik mampu menahan efek tekanan, gesekan, dan lekukan selama penggunaan. keramik yang keras secara aktif berkontribusi sebagai komponen alat pemotong, aksesori mesin, dan material yang digunakan selama konstruksi.
Kekerasan keramik dalam skala Mohs
Kekerasan keramik Skala Mohs digunakan oleh para insinyur untuk memperkirakan kekerasan keramikMemang, ketahanan gores dari sebuah bahan keramik. Ini menghasilkan nilai antara 1 hingga 10. Singkatnya, material yang lebih keras tergores dan menimbulkan kesan pada material yang lebih lembut.
- Kekerasan keramik alumina dalam skala Mohs adalah 9. Ia berada di samping skala berlian dan digunakan sebagai bahan abrasif dan pemotong.
- Kekerasan keramik Silikon Karbida (SiC) mencapai 9,5. Keramik ini sangat berguna sebagai bahan abrasif dan digunakan dalam pembuatan rompi antipeluru. bahan keramik terkeras.
- Karbida Niobidium dan Hafnium keduanya memiliki kekerasan keramik sekitar 9, sehingga ideal untuk aplikasi yang rentan terhadap keausan. Mereka juga digunakan di bagian militer dan kedirgantaraan.
- Silikon Nitrida memiliki kekerasan keramik mohs Nilainya sekitar 8,5. Mereka sebagian besar digunakan pada bilah turbin dan bantalan mekanis yang rentan terhadap kerusakan dan keausan.
Konduktivitas termal bahan keramik
Konduktivitas termal keramik Rendah untuk keramik khusus. Beberapa informasi konduktivitas termal yang andal hanya untuk referensi.
- Konduktivitas termal Aluminium Oksida sekitar 30 W/mK membuatnya berguna untuk isolasi termal dan pembuangan panas dalam perangkat.
- Konduktivitas panas keramik SiC jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan yang lain keramik. Daftar SiC konduktivitas panas tinggi dalam kisaran 120 – 150 W/mK. Hal ini menjadikannya berguna dalam aplikasi otomotif dan sektor kedirgantaraan. SiC termasuk dalam kategori material dengan konduktivitas panas tinggi.
- Silikon Nitrida memiliki konduktivitas termal sedang seperti alumina. Kisarannya sekitar 30-40 W/Mk dan membuatnya berguna dalam aplikasi sedang.
- Hafnium dan Niobidium memiliki konduktivitas termal antara 13 hingga 20 W/mK. Keduanya pada dasarnya direkayasa untuk ilmu roket dan aplikasi nuklir.
Sifat-sifat Material Keramik Khusus
Jadilah itu apa pun bahan keramikSifat-sifatnya terutama dipengaruhi oleh dua faktor. Pertama, ikatan kimia yang terdapat dalam material dan kedua, struktur kristal esensial. Faktor-faktor lain yang memengaruhi adalah komposisi mikro, struktur butiran, ukuran, bentuk, dan porositas. Pengotor dan cacat selama proses produksi juga berperan dalam mengendalikan perilaku material khusus. bahan keramik.
Konvensional keramik adalah feldspar, lempung, dll. yang pada dasarnya dibuat melalui sintering. Mereka menawarkan rentang suhu operasi sekitar 1200 derajat Celcius. Meskipun keras dan tahan terhadap karat dan korosi, mereka tidak memiliki keunggulan kekuatan termal dan mekanis yang unggul.
Spesial Keramik berbeda dengan caranya masing-masing. Misalnya, litium oksida sangat tahan panas dan digunakan untuk pembuatan material bersuhu tinggi. Berbasis besi Keramik digunakan khususnya sebagai magnet, Talk untuk isolasi, dan Kobalt untuk komponen memori. Keramik atau khusus Keramik Struktural karenanya dibuat sesuai kebutuhan dan fungsionalitas yang dicari direkayasa secara menyeluruh.
Struktur Bahan Keramik
Seperti yang telah disebutkan, properti dari bahan keramik sangat dipengaruhi oleh strukturnya. Pada dasarnya, Keramik memiliki dua struktur utama: bersifat ionik atau kovalen. Ikatan ionik memberikan elektronegativitas dan membuat inti atom menarik lebih banyak elektron. Hal ini berlaku untuk menggabungkan logam dan non-logam dalam keramik.
Sebaliknya, ikatan kovalen terdapat di antara nonlogam. Hal ini membuat material berbagi atom satu sama lain. Nilai ekspansi termal yang rendah, kekerasan yang tinggi, dan ketahanan kimia bergantung pada sifat ikatan di dalamnya. keramikKerapuhan meskipun tidak terduga juga merupakan hasil dari sifat ikatan.
Struktur khusus Keramik
Keramik struktur khusus telah muncul dalam beberapa tahun terakhir dan memainkan peran penting dalam Teknik. Struktural keramik sering kali merupakan hasil produksi ketat yang didukung oleh rekayasa yang kuat untuk melibatkan sifat material yang relevan bagi entitas.
Beberapa keramik struktur khusus yang penting
Keramik nitrida
Nitrida keramik memiliki ikatan kovalen Nitrogen dan Silikon yang kuat sehingga memberikan insulasi yang lebih baik dan kekuatan yang baik. Silikon Nitrida karena keunggulan strukturalnya merupakan salah satu bahan keramik yang paling keras. Silikon nitrida memiliki ketahanan korosi yang unggul dan berfungsi sebagai bahan isolasi yang baik. Konduktivitas termal silikon nitrida sekitar 320 W/Mk.
Konduktivitas termalnya 80 % lebih unggul daripada tembaga. Silikon Nitrida juga mengungguli keramik seperti Beo dan Al2O3 dalam hal kinerjanya.
Keramik karbida
Keramik karbida Boron dan Silikon memiliki kekuatan lentur yang luar biasa. Nilainya sekitar 500-600 MPa pada rentang suhu 1400 derajat Celcius. Komposit yang dikembangkan dengan kedua karbida ini unggul dalam memberikan kekuatan impak dan kekerasan yang tinggi. Keduanya juga memiliki modulus tinggi dan digunakan dalam produksi rompi atau baju zirah.
Keramik yang diperkeras
Diperkuat keramik Telah terjadi kemajuan pesat akhir-akhir ini. Ada keramik yang diperkuat yang terbuat dari alumina, torium, dan mullite, serta beberapa yang terbuat dari oksida.
Keramik kristal
Sifat transmisi cahaya yang ditambahkan pada ketahanan korosi dan kimia telah memunculkan kristal keramikKeramik transparan yang terbuat dari alumina dan nitrida alumina populer dalam metode ini. Produsen menggunakan sintering gelombang mikro untuk menghasilkan kristal. keramik.
Aplikasi keramik struktur khusus
- Struktural keramik Karena sifatnya yang tahan suhu tinggi, komposit sering digunakan dalam pesawat ruang angkasa dan roket. Contoh: Komposit digunakan dalam satelit.
- Diperkuat serat keramik atau struktural keramik digunakan dalam pesawat subsonik untuk aplikasi militer
- Konduktivitas termal yang tinggi pada keramik struktural telah mendorong penggunaannya untuk papan sirkuit. Keramik struktural berfungsi sebagai substrat yang efisien.
Kata penutup
Eksplorasi ke dalam struktur khusus keramik terjadi berkat penemuan-penemuan dalam sains dan teknologi modern. Mereka memiliki fungsi mekanis dan termal. Mereka juga unggul dalam hal manfaat kelistrikan. Struktural keramik sudah digunakan di berbagai bidang teknik. Masa depan tentu saja akan bergantung pada lebih banyak kemajuan di bidang ini.