Technische keramiek is bestand tegen hogere temperaturen. De hittebestendige materialen De materialen die gebruikt worden voor hun productie maken ze extreem duurzaam. Ze dragen bij aan het op de markt brengen van hoogwaardige producten. De concurrerende eigenschappen van technisch keramiek omvatten extreme hardheid en sterkte, uitstekende hittebestendigheid en concurrerende elektrische eigenschappen. Dit helpt bij procesoptimalisatie in diverse sectoren.
Thermische eigenschappen van keramiek
Keramische warmtecapaciteit: De soortelijke warmtecapaciteit is het vermogen van een materiaal met een gewicht per kilogram om zijn temperatuur met 1 °C te veranderen. Het materiaal mag geen faseovergang ondergaan. De warmtecapaciteit van keramiek is over het algemeen lager dan die van beton en gesmolten zouten. Dit betekent dat keramiek meer energie nodig heeft om zijn temperatuur te verhogen.
Keramische hittebestendigheid is een cruciale eigenschap van keramisch materiaal om hoge temperaturen te weerstaan. Het geeft ook een goed beeld van de temperatuur waarbij keramiek smelt.
Keramische thermische geleidbaarheid Verwijst naar de efficiëntie van het keramische materiaal om thermische energie te geleiden. Thermische geleidbaarheid is afhankelijk van de keramische samenstelling, porositeit en de aanwezigheid van onzuiverheden. Keramiek kan worden gebruikt als thermische isolator bij een lage thermische geleidbaarheid. Keramische tegels met een goede thermische geleidbaarheid worden daarentegen gebruikt voor vloerverwarming.
Is keramiek hittebestendig?
Keramiek is over het algemeen hittebestendige materialen. De temperatuurgrens van keramiek is in het bereik van 1000 tot 1600 °C of hoger. Ze staan bekend om hun hogere smelttemperatuur. Keramiek kan echter scheuren vertonen bij plotselinge temperatuurschommelingen of mechanische spanningen. Deze verschijnselen zijn het gevolg van plotselinge thermische uitzetting. De verschillende soorten hittebestendig keramiek Zijn:
◼️ Traditioneel keramiek: Dit omvat keramiek zoals bakstenen en tegels, die geschikt zijn voor hoge temperaturen en op conventionele wijze worden geproduceerd. Ze worden voornamelijk gebruikt voor de productie van kleitegels, serviesgoed, schuurmiddelen en vuurvaste bekledingen.
◼️ Technisch of Geavanceerde keramiek: Deze worden gemaakt van anorganische, zeer zuivere verbindingen via gespecialiseerde productieprocessen. Ze hebben superieure eigenschappen zoals geleidbaarheid, permeabiliteit en magnetisme en worden gebruikt in gespecialiseerde toepassingen. De subcategorieën zijn als volgt op basis van warmtetoepassing.
- Fijne keramiek: Dit zijn geavanceerde keramieksoorten die een hogere hittebestendigheid bieden dan conventionele keramiek. Een voorbeeld is aluminiumoxidekeramiek, dat temperaturen tot 2000 °C kan weerstaan.
- Hoge-temperatuur keramiek: Dit is een type vuurvast keramiek dat bestand is tegen hoge temperaturen.
- Ultrahoge temperatuur keramiek: Ultrahogetemperatuurkeramiek is een onderdeel van hoogtemperatuurkeramiek. Het is bestand tegen extreem hoge temperaturen boven de 2000 °C. Ultrahogetemperatuurkeramiek heeft een hoge thermische geleidbaarheid en is bestand tegen thermische schokken. Het heeft ook een superieure structurele stabiliteit.
- Keramische coatings: Keramische coatings worden gebruikt om materialen te beschermen die gevoelig zijn voor oververhitting. Ze worden gebruikt in motor- of uitlaatcomponenten.
Temperatuurgrens van keramiek
Bij welke temperatuur smelt keramiek?
Het identificeren van de gebruikscontext is erg belangrijk bij het werken met keramische materialen. Keramiek staat bekend om zijn hittebestendigheid. Het houdt sterke ionische of covalente bindingen vast die sterker zijn dan metalen of polymeren. De meeste keramieksoorten hebben een hoog smeltpunt. Smelttemperatuur van keramiek kan variëren van 800°C tot wel 3000°C.
Hoe heet kan keramiek worden voordat het breekt? is een algemene overweging bij het kiezen van keramiek voor dagelijkse toepassingen. De temperatuur waarbij keramiek breekt, hangt af van het gebruikte type en de gebruikscontext. Conventionele keramiek, zoals bakstenen of tegels, kan bijvoorbeeld barsten bij een plotselinge temperatuurschommeling. Een voorbeeld is het plaatsen van een hete pan op een koude tegel.
Is porselein hittebestendig?
Porselein is een keramisch materiaal dat wordt gemaakt door kaoliniet te verhitten tot een temperatuur van 1200 tot 1400 graden Celsius. De sterkte en doorschijnendheid van porselein zijn te danken aan de vorming van mulliet bij hogere temperaturen. Dit proces staat bekend als vitrificatie. Porselein wordt gebruikt voor de productie van serviesgoed, zoals hittebestendige keramische kommen, decoratieve objecten en isolatoren. Porselein bestaat in principe uit drie hoofdtypen: bone china porselein, hard porselein en zacht porselein. De hittebestendigheid van porselein ligt tussen de 1200 en 2000 graden Celsius. Porselein is geschikt voor gebruik in warme keukens en badkamers.
Vergelijking van thermische eigenschappen van glas en keramiek
Glas en keramiek vertonen zeer verschillende thermische eigenschappen vanwege hun structurele verschillen.
Glas is een amorfe atomaire structuur met een lage thermische geleidbaarheid, waardoor het een zeer effectieve thermische isolator is. Deze eigenschap, gecombineerd met de hoge soortelijke weerstand, maakt het ideaal voor toepassingen zoals vensterglas, laboratoriumglaswerk en thermische isolatie. Glas is echter gevoelig voor thermische schokken bij snelle temperatuurschommelingen.
Keramiek daarentegen is een kristallijn materiaal met een grotere thermische stabiliteit. Dankzij de sterke ionische/covalente bindingen zijn ze uitstekend bestand tegen langdurige thermische schokken, waardoor ze een ideale keuze zijn voor omgevingen met hoge temperaturen (zoals ovenbekleding of motoronderdelen). Hoewel keramiek over het algemeen brozer is dan glas, vergroten hun superieure slijtvastheid en ondoorzichtigheid hun bruikbaarheid in thermisch veeleisende toepassingen.
Technische keramiek
Technische keramiek, ook wel geavanceerde keramiek genoemd, wordt vervaardigd door LCD-fabrikanten of halfgeleiderfabrikanten Om te voldoen aan de specifieke behoeften van de industrie. Ze kunnen metalen, keramiek en polymeren vervangen in industriële toepassingen. Hun hoge prestaties zijn te danken aan hun extreme zuiverheid met oxiden, carbiden en nitriden.
Waarom zijn technische keramieksoorten zo hittebestendig?
Technische keramiek is hittebestendig. De onderliggende redenen voor hun hittebestendigheid zijn als volgt:
Keramische thermische uitzetting: Thermische uitzetting staat voor elke verandering in oppervlakte, volume, structuur of andere eigenschappen van een materiaal ten opzichte van warmte. De hittebestendigheid van technische keramiek is te danken aan de lage thermische uitzettingscoëfficiënt.
Lage thermische geleidbaarheid van keramiek: Technische keramiek heeft een lage thermische geleidbaarheid, omdat de energie er langzaam doorheen beweegt.
Thermische capaciteit: Thermische capaciteit biedt de mogelijkheid om warmte vast te houden zonder dat de temperatuur merkbaar stijgt.
Conclusie
Vergeleken met traditionele materialen zoals staal, kunststoffen, polymeren en andere technische materialen, biedt moderne technische keramiek superieure materiaalkwaliteiten. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen waarbij scheurvastheid, extra duurzaamheid en elektrische en thermische weerstand van belang zijn. Technische keramiek moet altijd over het hoofd worden gezien voor multidimensionale procesverbetering en -optimalisatie.