Invoering
Sommige geavanceerde keramische materialen worden door een behoorlijk aantal industrieën gekozen vanwege hun hoge prestatienormen. Ze worden beschouwd als high-performers omdat ze de essentiële keramische eigenschappen bezitten die nodig zijn om zelfs onder extreme omstandigheden goed te presteren. Niet alle keramische materialen kunnen als high-performance keramiek worden beschouwd vanwege hun verschillen in eigenschappen en prestatievermogen. Boornitride levert bijvoorbeeld betere prestaties dan bijvoorbeeld silicaoxide of glas. In het artikel van vandaag laten we u daarom enkele van de beste keramische materialen zien die u kunt kiezen voor toepassingen bij hoge temperaturen. U leert ook over de eigenschappen die ervoor zorgen dat deze hoogwaardige keramische materialen goed presteren in extreme omgevingen. Laten we er meteen induiken!
Kenmerken van keramische materialen met hoge prestaties
Hoogwaardige keramiek is een geavanceerd keramisch materiaal dat efficiënt presteert onder hoge temperaturen, intense druk of ongunstige omstandigheden. Deze materialen worden ook wel hogetemperatuurkeramiek genoemd. Ze bezitten eigenschappen die bestand zijn tegen extreme omstandigheden, of ze kunnen hun structuur aanpassen aan zware omstandigheden. Dit vermogen is niet gebruikelijk bij reguliere keramische materialen, aangezien slechts enkele de eigenschappen bezitten van keramiek dat geschikt is voor toepassingen bij hoge temperaturen.
Voorbeelden van dergelijke hoogwaardige keramische materialen zijn siliciumcarbide, boornitride, aluminiumoxide, boorcarbide, zirkoniumoxidekeramiek, siliciumnitride, kunstmatig diamant, enz. Gezien de vele eigenschappen van keramische materialen met hoge prestaties, is siliciumcarbide bijvoorbeeld een zeer hard keramisch materiaal dat zelfs door industriële machines met intense hitte niet direct negatief wordt beïnvloed. Dit maakt het geschikt voor de productie van afdichtingsringen, motorlagers, auto-onderdelen, machinerotoren, enz.
Zirkonium heeft een uitzonderlijk natuurlijk vermogen om slijtage en aantasting van materialen tegen te gaan. Het wordt ook gebruikt als onderdeel van de productie van medische implantaten en glazuur in de medische/tandheelkundige sector. Waarom? Het is biocompatibel en slijt niet snel.
Boornitride is een uitstekend elektrisch isolatiemateriaal dat zeer betaalbaar is. Aluminiumoxide is een van de beste thermische geleiders die momenteel op de keramische markt verkrijgbaar zijn. Dit maakt het mogelijk om het te gebruiken als een efficiënt warmteafvoermateriaal of als keramische doorvoer. Het lichte gewicht van boorcarbide maakt het bruikbaar in nanotechnologie, microprocessoren en de productie van vliegtuigonderdelen. Dit toont aan dat de eigenschappen van keramische materialen met hoge prestaties zijn indrukwekkend en allesomvattend.
Eerlijk gezegd zou er geen behoefte zijn aan deze geavanceerde keramische materialen als ze niet consistent zulke hoge prestaties zouden leveren. Ze zijn geproduceerd om industrieën te helpen bij toepassingen die zoveel hitte, temperatuur en strenge werkomstandigheden vereisen.
Recente statistieken tonen aan dat keramische materialen zoals aluminiumnitride, boornitride, siliciumcarbide en zirkoniumoxide de dagelijkse omzet in de keramische industrie aanvoeren. Met een aanhoudende samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 5,81 TP3T groeide de wereldwijde markt van 1 TP4T9,5 miljard in 2023 tot ongeveer 1 TP4T11 miljard in 2024. Ongelooflijk toch? Dat wil zeggen dat zoveel mensen investeren in en deze hoogwaardige keramiek kopen. Het is echter essentieel dat u de juiste kwaliteit koopt bij topleveranciers van keramiek zoals wij. GGSCeramicsWij bieden een aantal van de beste en betrouwbaarste keramische materialen met hoge prestaties, die in diverse toepassingen gebruikt kunnen worden.
Hieronder staan enkele eigenschappen van keramiek met hoge prestaties die u ertoe zouden moeten aanzetten om ze te overwegen voor uw volgende keramiekproject:
-
Hoge hardheid en druksterkte, zoals gezien bij siliciumcarbide en boornitride.
-
Bestand tegen zeer hoge temperaturen.
-
Indrukwekkend keramisch temperatuurbereik van 2.200°C tot 1.750°C.
-
Hoge bestendigheid tegen corrosie en schadelijke chemicaliën.
-
Hoge slijt- en scheurbestendigheid, zoals in het geval van zirkoonoxide en boornitride.
-
Lage thermische uitzettingscoëfficiënt.
-
Lage dichtheid.
-
Het vermogen om elektriciteit efficiënt te geleiden en tegelijkertijd te isoleren.
-
Grote thermische geleidbaarheid, variërend tussen 720 - 740 W/mk
-
Uitstekende vuurvaste materialen en warmteafvoer.
-
Duurzaamheid en hoge breuktaaiheid.
-
Vermogen om mechanische schokken te weerstaan.
-
Thermische stabiliteit en een brede bandkloof van 8 - 10,7 eV.
-
De bulkmodulus varieert tussen 250 en 400 GPa.
-
Hoog smeltpunt boven 2.500°C.
-
Ze zijn licht van gewicht.
Hogetemperatuurkeramiek
Op zoek naar de beste keramische materialen die bestand zijn tegen hoge temperaturen? Dan vind je in deze sectie een snelle rangschikking van de top 5 op basis van hun unieke temperatuurbereik en geavanceerde technologie.
-
Boornitride (BN) is een zeer hard keramisch materiaal met een maximaal temperatuurbereik van 2000°C.
-
Aluminium Nitride (AlN) is een sterke thermische geleider en warmteafvoer met een maximaal temperatuurbereik van 1900°C.
-
Siliciumcarbide (SiC) is het hardste geavanceerde keramische materiaal met een maximaal temperatuurbereik van ongeveer 1900°C.
-
Boorcarbide (B₄C) is een keramisch materiaal dat bestand is tegen hoge temperaturen, met een temperatuurbereik van 1800°C.
-
Alumina (Al₂O₃) is een uitstekende thermische geleider met een maximaal temperatuurbereik van 1750°C.
Algemene industriële toepassingen van hoogwaardige keramische materialen
Hoogwaardige keramiek heeft een groot aantal indrukwekkende eigenschappen, waardoor veel industrieën er tegenwoordig op verschillende manieren gebruik van maken. Hier zijn enkele toepassingen voor deze hoogwaardige keramiek:
Medisch veld
De medische sector heeft tegenwoordig enorm geprofiteerd van het gebruik van hoogwaardige keramiek. Tandartsen gebruiken tegenwoordig emaille op basis van zirkoniumoxide voor tandheelkundige ingrepen en verfraaiingsbehandelingen. Zirkoniumoxide is een zeer biocompatibel hard keramisch materiaal met een uitstekende slijtvastheid en is daarom zeer nuttig in de medische wereld. Het helpt bij de productie van medisch passende implantaten die geen negatieve reacties veroorzaken bij gebruik in het lichaam. Biomedische ingenieurs geven tegenwoordig de voorkeur aan zirkoniumoxide boven elk ander materiaal.
Elektrische industrie
Als ingenieur kunnen de elektrische eigenschappen van keramische materialen met hoge temperatuurprestaties zeer nuttig voor u zijn. Aluminiumoxide is bijvoorbeeld een van de beste keramische materialen die u kunt gebruiken voor de productie van hoogwaardige vermogenselektronica, keramische doorvoeren en warmteafvoersystemen. Hetzelfde geldt voor boornitride en boorcarbide. Deze essentiële keramische materialen hebben de nanotechnologie ingrijpend veranderd.
Halfgeleiderindustrie
Zonder de impact van siliciumcarbide zouden sommige van de innovaties die de wereld vandaag de dag ervaart, niet mogelijk zijn geweest. De impact van siliciumcarbide in de halfgeleiderindustrie is enorm, omdat het essentiële eigenschappen heeft zoals een brede bandgap en een hoge drukvastheid, die worden gebruikt bij de productie van verbeterde halfgeleiders. Deze verbeterde halfgeleiders worden ook wel derde-generatie halfgeleiders genoemd en zijn zeer snel en efficiënt in elke toepassing. Of het nu gaat om de productie van panelen voor vermogenselektronica, MOSFET's, ledlampen, computers, telefoons, microprocessoren, enz. Siliciumcarbide heeft dit eenvoudig en haalbaar gemaakt.
Metallurgische industrie
De metallurgische industrie kan niet worden overgeslagen bij de bespreking van het gebruik van hoogwaardige keramiek. Hoogwaardige metalen, stangen, machineringlagers, afdichtingen, metalen behuizingen, ovenbekledingen, enz. kunnen alleen worden geproduceerd en efficiënt worden gemaakt met behulp van deze hoogwaardige keramische materialen.
Auto- en lucht- en ruimtevaartindustrie
Dankzij hoogwaardige keramiek is de productie van sterke en efficiënte auto-onderdelen, elektrische voertuigen, autoaccu's op basis van silicium, vliegtuigonderdelen en -motoren, glaspanelen, enz. mogelijk gemaakt. Dit komt voornamelijk door de hardheid, het lichte gewicht en de chemisch inerte eigenschappen van deze hogetemperatuurkeramiek, zoals siliciumcarbide en boornitride.
Veelgestelde vragen
Waarom wordt zirkoniumkeramiek gebruikt voor medische implantaten?
Zirkonia wordt vooral gebruikt voor medische implantaten vanwege de chemisch inerte, zeer slijtvaste en biocompatibele eigenschappen ervan.
Wat is het hardste en meest slijtvaste materiaal: siliciumcarbide of zirkonium?
Onder de technische keramische materialen worden zirkoniumoxidekeramieken beschouwd als de meest slijtvaste keramieken, terwijl siliciumcarbide wordt beschouwd als het hardste geavanceerde keramische materiaal dat u kunt vinden.
Wat wordt beschouwd als het beste keramische temperatuurbereik?
De beste keramische temperatuur ligt tussen 2.200°C en 1.750°C.
Conclusie
Hoogwaardige keramiek bepaalt de toekomst van technische keramiek. Moderne fabrikanten maken optimaal gebruik van hun belangrijkste eigenschappen, variërend van zeer hoge temperatuurbestendigheid tot uitstekende hardheid, chemische inertheid, elektrische isolatie en thermische geleidbaarheid. Met deze verbluffende eigenschappen is het geen verrassing dat hoogwaardige keramiek u in talloze toepassingen kan helpen, afhankelijk van uw wensen. Momenteel zijn verschillende industrieën wereldwijd op zoek naar de beste kwaliteiten voor gebruik bij hoge temperaturen. Investeren kan dus zeker geen verkeerde keuze zijn. Stap nu in de trein!