Structureel Keramiek wordt geprezen om zijn futuristische voordelen. Het biedt veel veeleisende eigenschappen, zoals verbeterde thermische, mechanische en chemische eigenschappen. Ze worden gebruikt in toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, metallurgie, techniek, optica en materiaalkunde. Wat een speciale structuur maakt Keramiek onderscheidend en veelzijdig, dat is wat hier besproken wordt.
Wat is speciale keramiek?
Speciaal Keramiek zijn over het algemeen niet-metalen van samenstelling en staan bekend om hun sterkte, duurzaamheid en weerstand. Speciaal Keramiek Vaak bedienen we gebieden met hoge eisen, waar andere systemen niet goed functioneren of uitvallen. De gebruikelijke speciale Keramiek zijn Oxide Keramiek zoals aluminiumoxide, SiC, Si3N4 en carbiden bestaande uit niobidium en hafnium. Speciaal Keramiek behoudt een hoge mechanische integriteit, zelfs onder zware omstandigheden.
Enkele voorbeelden van Special Keramiek en de gebruikscontexten worden hieronder ter referentie gegeven:
- Aluminaoxide, een veelvoorkomend oxide keramiek wordt gebruikt bij de productie van medische apparatuur en is nuttig in elektronische toepassingen
- Siliciumcarbide is hard. De hardheid en superieure thermische geleidbaarheid maken het geschikt voor toepassingen in de auto- en ruimtevaart.
- Nitriden van silicium zijn slijtvast en vormen een integraal onderdeel van snijbladen en mechanische lagers.
- Carbiden van niobidium en hafnium worden gebruikt bij extreme temperaturen. keramisch materiaal is daarom geschikt voor militaire, defensie- en ruimtevaarttoepassingen.
Hardheid van keramische materialen
Keramische hardheid is een term die staat voor de keramiek en de weerstand tegen slijtage. Dit vertelt ons of de keramiek is bestand tegen de effecten van druk, wrijving en indrukking tijdens gebruik. De speciale keramiek die hard zijn, leveren een actieve bijdrage als onderdelen voor snijgereedschappen, motoraccessoires en materialen die tijdens de bouw worden gebruikt.
Keramische hardheid op de schaal van Mohs
Keramische hardheid Mohs-schaal wordt door ingenieurs gebruikt om de hardheid van keramiek. De krasbestendigheid van een keramisch materiaal. Het genereert een waarde tussen 1 en 10. Kortom, het hardere materiaal krast en laat een afdruk achter op het zachtere materiaal.
- Hardheid van aluminiumoxidekeramiek op de schaal van Mohs is het 9. Het staat naast diamant en wordt gebruikt als schuur- en snijmateriaal.
- De keramische hardheid van siliciumcarbide (SiC) bedraagt 9,5. Ze zijn zeer geschikt als schuurmiddel en worden gebruikt bij de productie van kogelwerende vesten. hardste keramische materiaal.
- Carbiden van niobidium en hafnium hebben beide keramische hardheid rond de 9, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die onderhevig zijn aan slijtage. Ze worden ook gebruikt in militaire en lucht- en ruimtevaartsectoren.
- Siliciumnitride heeft keramische hardheid Mohs waarde rond de 8,5. Ze worden vooral gebruikt in turbinebladen en mechanische lagers, die onderhevig zijn aan hoge scheur- en slijtageverschijnselen.
Thermische geleidbaarheid van keramische materialen
Keramische thermische geleidbaarheid is laag voor speciale keramiek. Betrouwbare informatie over thermische geleidbaarheid is ter referentie.
- Thermische geleidbaarheid van aluminiumoxide is ongeveer 30 W/mK, waardoor het geschikt is voor thermische isolatie en warmteafvoer in apparaten.
- Keramische warmtegeleiding van SiC is veel hoger in vergelijking met de andere keramiek. SiC-register hoge warmtegeleiding in het bereik van 120 tot 150 W/mK. Dit maakt ze bruikbaar in automobieltoepassingen en de lucht- en ruimtevaartsector. SiC valt onder de categorie materialen met een hoge warmtegeleiding.
- Siliciumnitride heeft een matige thermische geleidbaarheid, net als aluminiumoxide. Hun bereik ligt rond de 30-40 W/Mk, wat ze geschikt maakt voor gematigde toepassingen.
- Hafnium en niobidium hebben een thermische geleidbaarheid van 13 tot 20 W/mK. Ze zijn voornamelijk ontworpen voor raketwetenschap en nucleaire toepassingen.
Eigenschappen van speciale keramische materialen
Het maakt niet uit wat keramisch materiaalDe eigenschappen worden grotendeels beïnvloed door twee factoren. Ten eerste de chemische binding in het materiaal en ten tweede de essentiële kristalstructuur. Andere beïnvloedende factoren zijn de microsamenstelling, de korrelstructuur, grootte, vorm en porositeit. De onzuiverheden en defecten tijdens de productie spelen ook een rol bij het beheersen van het gedrag van de speciale keramische materialen.
De conventionele keramiek Veldspaat, klei, enz., wordt in principe bereid door sinteren. Ze hebben een temperatuurbereik van ongeveer 1200 °C. Hoewel ze hard zijn en bestand tegen roest en corrosie, missen ze de voordelen van superieure thermische en mechanische sterkte.
Speciaal Keramiek onderscheiden zich op hun eigen manier. Zo is lithiumoxide zeer hittebestendig en wordt het gebruikt voor de productie van materialen met hoge temperaturen. IJzerhoudend Keramiek worden vooral gebruikt als magneten, talk voor isolatie en op kobaltbasis voor geheugencomponenten. Speciaal Keramiek of speciaal structurele keramiek worden dus gemaakt volgens de vereisten en de gewenste functionaliteit is grondig ontworpen.
Structuur van keramische materialen
Zoals gezegd zijn de eigenschappen van de keramische materialen worden grotendeels beïnvloed door hun structuur. In principe, Keramiek hebben twee hoofdstructuren: ze zijn ionisch van aard of covalent. Ionische bindingen zorgen voor elektronegativiteit en zorgen ervoor dat de kern meer elektronen aantrekt. Dit werkt door metalen en niet-metalen te combineren in keramiek.
Covalente bindingen daarentegen bestaan tussen niet-metalen. Dit zorgt ervoor dat het materiaal de atomen onderling deelt. De lage thermische uitzetting, hoge hardheid en chemische bestendigheid zijn afhankelijk van de aard van de bindingen in keramiekBroosheid is, hoewel onvoorzien, ook een gevolg van de aard van de band.
Speciale structuur Keramiek
Keramiek met speciale structuur is de afgelopen jaren ontstaan en speelt een cruciale rol in de techniek. Structureel keramiek zijn vaak het resultaat van een strikte productiemethode, ondersteund door sterke engineering, om de relevante materiaaleigenschappen voor entiteiten te realiseren.
Enkele bijzondere structuurkeramieken van belang
Nitridekeramiek
Nitride keramiek Heeft sterke covalente bindingen van stikstof en silicium, wat zorgt voor betere isolatie en een goede sterkte. Siliciumnitride behoort vanwege zijn structurele eigenschappen tot de hardste keramische materiaal. Het heeft een superieure corrosiebestendigheid en is een goed isolatiemateriaal. De thermische geleidbaarheid van siliciumnitride is ongeveer 320 W/Mk.
De thermische geleidbaarheid is daardoor 80 % hoger dan die van koper. Siliciumnitride overtreft ook keramische materialen zoals Beo en Al2O3 in zijn prestaties.
Carbidekeramiek
Carbidekeramiek van borium en silicium bezit een superieure buigsterkte. De waarde ligt rond de 500-600 MPa bij een temperatuurbereik van 1400 °C. Het composiet, ontwikkeld met beide carbiden, biedt een hoge slagvastheid en hoge hardheid. Ze hebben ook een hoge modulus en worden gebruikt bij de productie van vesten of harnassen.
Versterkte keramiek
Versterkt keramiek heeft de laatste tijd grote vooruitgang geboekt. Er zijn geharde keramieksoorten gemaakt van aluminiumoxide, thorium en mulliet, en sommige zijn gemaakt van oxiden.
Kristallijn keramiek
De eigenschap van lichtdoorlatendheid, naast corrosie- en chemische bestendigheid, heeft geleid tot kristallijne keramiekTransparante keramiek van aluminiumoxide en nitriden van aluminiumoxide zijn populair in dit proces. Fabrikanten gebruiken microgolfsintering om de kristallijne materialen te produceren. keramiek.
Toepassingen van keramiek met een speciale structuur
- Structureel keramiek Vanwege hun eigenschap om hoge temperaturen te weerstaan, worden ze vaak gebruikt in ruimteschepen en raketten. Bijvoorbeeld: composieten worden gebruikt in satellieten.
- Vezelversterkt keramiek of structureel keramiek worden gebruikt in subsonische vliegtuigen voor militaire toepassingen
- De hoge thermische geleidbaarheid van structurele keramiek heeft geleid tot de toepassing ervan voor printplaten. Ze dienen als efficiënte substraten.
Slotwoord
Verkenning van speciale structuren keramiek Ze zijn ontstaan door uitvindingen in de moderne wetenschap en technologie. Ze beschikken over zowel mechanische als thermische functionaliteiten. Ze zijn ook slimmer op het gebied van elektrische voordelen. Structureel keramiek worden al gebruikt in verschillende technische gebieden. De toekomst zal uiteraard afhangen van meer vooruitgang op dit gebied.