Strutturale Ceramica È acclamato per i suoi vantaggi futuristici. Offre numerose proprietà complesse, come proprietà termiche, meccaniche e chimiche migliorate. Trova applicazione in applicazioni aerospaziali, metallurgiche, ingegneristiche, ottiche e nella scienza dei materiali. In effetti, ciò che rende speciale la sua struttura Ceramica Distinti e versatili sono gli argomenti di cui si parla qui.
Cosa sono le ceramiche speciali?
Speciale Ceramica sono generalmente non metallici nella loro costituzione, noti per la loro forza, durevolezza e resistenza. Speciali Ceramica spesso si rivolgono ad aree molto esigenti in cui gli altri sistemi non funzionano correttamente o non funzionano correttamente. Lo speciale comune Ceramica sono ossido Ceramica come Allumina, SiC, Si3N4 e carburi costituiti da Niobidio e Afnio. Speciale Ceramica mantiene un'elevata integrità meccanica anche in ambienti difficili.
Alcuni esempi di Speciale Ceramica e i contesti di utilizzo sono forniti di seguito a titolo di riferimento:
- Ossido di allumina un ossido comune ceramica è utilizzato nella fabbricazione di dispositivi medici ed è utile nelle applicazioni elettroniche
- Il carburo di silicio è duro. La sua durezza e la sua elevata conduttività termica lo rendono adatto per applicazioni automobilistiche e aerospaziali.
- I nitruri di silicio sono resistenti all'usura e diventano parte integrante delle lame da taglio e dei cuscinetti meccanici.
- I carburi di niobidio e afnio vengono utilizzati a temperature estreme. materiale ceramico è quindi adatto ad applicazioni militari, di difesa o aerospaziali.
Durezza dei materiali ceramici
Durezza della ceramica è un termine che sta per ceramica e la sua resistenza a qualsiasi abrasione. Questo ci dirà se il ceramica è in grado di resistere agli effetti della pressione, dell'attrito e dell'ammaccatura durante l'uso. Lo speciale ceramica che contribuiscono attivamente come componenti per utensili da taglio, accessori per motori e materiali utilizzati durante la costruzione.
Durezza della ceramica nella scala di Mohs
Durezza della ceramica scala di Mohs viene utilizzato dagli ingegneri per stimare la durezza di ceramica. In effetti, la resistenza ai graffi di un materiale ceramicoGenera un valore tra 1 e 10. In breve, il materiale più duro graffia e crea un'impressione sulla controparte più morbida.
- Durezza della ceramica di allumina nella scala di Mohs è 9. È prossimo a quello del diamante e viene utilizzato come abrasivo e materiale da taglio.
- La durezza della ceramica al carburo di silicio (SiC) è di 9,5. Sono estremamente utili come abrasivi e utilizzati nella produzione di giubbotti antiproiettile. È il materiale ceramico più duro.
- I carburi di niobidio e afnio hanno entrambi durezza ceramica circa 9, il che li rende ideali per applicazioni soggette a usura. Vengono impiegati anche in ambito militare e aerospaziale.
- Il nitruro di silicio ha durezza della ceramica Mohs valore intorno a 8,5. Sono utilizzati principalmente nelle pale delle turbine e nei cuscinetti meccanici, soggetti a elevata usura.
Conducibilità termica dei materiali ceramici
Conduttività termica ceramica è basso per ceramiche speciali. Alcune informazioni affidabili sulla conduttività termica sono fornite a titolo di riferimento.
- Conduttività termica dell'ossido di alluminio è di circa 30 W/mK, il che lo rende utile per l'isolamento termico e la dissipazione del calore nei dispositivi.
- Conduttività termica ceramica di SiC è molto più elevato rispetto agli altri ceramicaRegistro SiC elevata conduttività termica nell'intervallo 120-150 W/mK. Ciò li rende utili in applicazioni automobilistiche e nel settore aerospaziale. Il SiC rientra nella categoria dei materiali ad alta conduttività termica.
- Il nitruro di silicio possiede una conduttività termica moderata come l'allumina. Il suo intervallo è di circa 30-40 W/Mk, il che lo rende utile in applicazioni moderate.
- L'afnio e il niobidio hanno una conduttività termica compresa tra 13 e 20 W/mK. Sono principalmente progettati per applicazioni missilistiche e nucleari.
Proprietà dei materiali ceramici speciali
Che sia qualsiasi materiale ceramicoLe proprietà sono principalmente influenzate da due fattori. Uno è il legame chimico presente nel materiale e l'altro la struttura cristallina essenziale. Gli altri fattori che influenzano sono la microcomposizione, la struttura del grano, le dimensioni, la forma e la porosità. Anche le impurità e i difetti durante la produzione contribuiscono a controllare il comportamento dello speciale materiali ceramici.
Il convenzionale ceramica Si tratta di feldspato, argilla ecc., che vengono preparati essenzialmente tramite sinterizzazione. Offrono un intervallo di temperatura di esercizio di circa 1200 °C. Sebbene siano duri e resistenti alla ruggine e alla corrosione, non presentano i vantaggi di una resistenza termica e meccanica superiore.
Speciale Ceramica sono distinti a modo loro. Ad esempio, l'ossido di litio è altamente resistente al calore e viene utilizzato per la produzione di materiali ad alta temperatura. A base di ferro Ceramica sono utilizzati in particolare come magneti, il talco per l'isolamento e il cobalto per i componenti di memoria. Speciali Ceramica o speciale Ceramica strutturale sono quindi realizzati secondo le esigenze e le funzionalità ricercate sono accuratamente progettate.
Struttura dei materiali ceramici
Come accennato, le proprietà del materiali ceramici sono largamente influenzati dalle loro strutture. Fondamentalmente, Ceramica hanno due strutture principali: o sono di natura ionica o covalenti. I legami ionici conferiscono elettronegatività e fanno sì che il nucleo attragga più elettroni. Questo funziona nella combinazione di metalli e non metalli in ceramica.
Al contrario, tra i non metalli esistono legami covalenti. Questo fa sì che il materiale condivida gli atomi tra loro. I bassi valori di dilatazione termica, l'elevata durezza e la resistenza chimica sono legati alla natura dei legami in ceramicaAnche la fragilità, seppur imprevista, è una conseguenza della natura del legame.
Ceramica a struttura speciale
Ceramica a struttura speciale è emerso negli ultimi anni e svolge un ruolo cruciale nell'ingegneria strutturale. ceramica sono spesso il risultato di una produzione rigorosa supportata da una solida ingegneria volta a sfruttare le proprietà dei materiali rilevanti per le entità.
Alcune ceramiche con struttura speciale di importanza
Ceramica al nitruro
Nitruro ceramica ha forti legami covalenti di azoto e silicio che forniscono un migliore isolamento e una buona resistenza. Il nitruro di silicio, grazie ai suoi meriti strutturali, costituisce uno tra i materiale ceramico più duro. Presenta un'eccellente resistenza alla corrosione e funge da buon materiale isolante. La conduttività termica del nitruro di silicio è di circa 320 W/Mk.
La conduttività termica è quindi 80 % superiore a quella del rame. Il nitruro di silicio supera anche le prestazioni di ceramiche come Beo e Al2o3.
Ceramica al carburo
Le ceramiche al carburo di boro e silicio possiedono un'eccellente resistenza alla flessione. Il valore si aggira intorno ai 500-600 MPa a un intervallo di temperatura di 1400 °C. Il composito sviluppato con entrambi questi carburi vanta un'elevata resistenza agli urti e un'elevata durezza. Possiedono inoltre un elevato modulo elastico e vengono utilizzati nella produzione di giubbotti antiproiettile e armature.
Ceramica rinforzata
Temprato ceramica ha fatto grandi progressi ultimamente. Esistono ceramiche rinforzate a base di allumina, torio e mullite e alcune a base di ossidi.
Ceramica cristallina
La proprietà di trasmissione della luce, unita alla resistenza alla corrosione e agli agenti chimici, ha dato origine a cristalli ceramicaLe ceramiche trasparenti a base di allumina e nitruri di allumina sono molto diffuse in questo settore. I produttori utilizzano la sinterizzazione a microonde per produrre la ceramica cristallina. ceramica.
Applicazioni della ceramica a struttura speciale
- Strutturale ceramica Grazie alla loro proprietà di resistere alle alte temperature, vengono spesso utilizzati nelle astronavi e nei razzi. Ad esempio, i compositi vengono utilizzati nei satelliti.
- Rinforzato con fibre ceramica o strutturali ceramica sono utilizzati negli aerei subsonici per applicazioni militari
- L'elevata conduttività termica delle ceramiche strutturali ha portato al loro utilizzo per i circuiti stampati. Fungono da substrati efficienti.
Osservazioni conclusive
Esplorazione della struttura speciale ceramica si sono verificati grazie alle invenzioni della scienza e della tecnologia moderne. Possiedono funzionalità sia meccaniche che termiche. Inoltre, offrono vantaggi elettrici superiori. ceramica sono già utilizzati in diversi ambiti dell'ingegneria. Il futuro dipenderà ovviamente da ulteriori progressi in questo campo.