Wstęp
Materiały ceramiczne to materiały nieorganiczne składające się z elementów niemetalicznych i metalicznych. Od wieków materiały te są przydatne do różnych celów, od produkcji przyborów kuchennych, szkła, toalet i innych zaawansowanych, nowoczesnych produktów używanych obecnie.
W tym artykule przyjrzymy się zaawansowanym materiałom ceramicznym, ich rodzajom, właściwościom i zastosowaniom we współczesnym świecie.
Charakterystyka materiałów ceramicznych
Ceramika to twardy, krystaliczny i szklisty materiał, który nie reaguje z chemikaliami. Często utwardza się go pod wpływem ciepła (wysokiej temperatury). Można go również przekształcić w szkło, co czyni go nierozpuszczalnym w wodzie, chociaż niektóre mogą mieć zdolność pochłaniania wody. Materiały ceramiczne składają się z gliny, cegieł, tlenków i innych ważnych związków, które czynią je twardymi i odpornymi na ciepło.
Rodzaj użytej substancji i proporcje ich mieszanki zależą od rodzaju wytwarzanego produktu ceramicznego i właściwości, jakie producent zamierza mu nadać. Podczas gdy niektóre materiały ceramiczne są czystą gliną, inne są mieszaniną tlenków, takich jak węglik, krzemionka, skaleń itp. W produkcji ceramiki materiały te są odpowiednio mieszane w odpowiednich proporcjach, a następnie pożądany materiał ceramiczny jest formowany przed umieszczeniem go w piecu o umiarkowanych temperaturach w celu nagrzania i późniejszego wykończenia. Niektóre cechy materiałów ceramicznych, które sprawiają, że są one wysokiej wartości, szczególnie w procesie produkcyjnym, to:
-
Twardość i kruchość
-
Wysoka odporność na zużycie i rozdarcie
-
Chemicznie obojętny i stabilny
-
Wyraźna odporność na utlenianie
-
Dobre właściwości izolacji elektrycznej i cieplnej
-
Dobre materiały ogniotrwałe
Rodzaje materiałów ceramicznych
Istnieją dwa główne rodzaje materiałów ceramicznych: tradycyjne materiały ceramiczne i zaawansowane materiały ceramiczne.
Tradycyjne materiały ceramiczne to po prostu wyposażenie garncarskie, takie jak kubki, kubki, wazony, miski lub cokolwiek wykonanego z gliny. Zaawansowane materiały ceramiczne, z drugiej strony, zajmują się nowoczesną ceramiką wykonaną z tlenków lub twardych materiałów, takich jak skaleń, węglik wolframu itp.
Przyjrzyjmy się bliżej zaawansowanym materiałom ceramicznym:
Czym są zaawansowane materiały ceramiczne?
Zaawansowana ceramika to współczesne materiały ceramiczne, które w większości przypadków są sztucznie wytwarzane przez mieszankę naturalnych pierwiastków glinianych i materiałów syntetycznych, takich jak tlenek glinu, azotek krzemu, krzemionka i węgliki krzemu. Wszystkie mają dobre właściwości mechaniczne i chemiczne. Obecnie dostępnych jest ich tak wiele, jak azotek boru heksagonalnego, węglik krzemu, węglik wolframu i kilka innych, co sprawia, że materiał ceramiczny jest bardzo twardy i odporny na ciepło. Wszystkie te materiały przechodzą obróbkę w celu uzyskania końcowych zaawansowanych produktów ceramicznych.
Jednakże proces przetwarzania i produkcji wiąże się z wyborem najlepszej dostępnej metody produkcji, którą jest obróbka CNC lub drukowanie 3D.
Właściwości zaawansowanych materiałów ceramicznych
Właściwości zaawansowanych materiałów ceramicznych, dzięki którym stały się one pożądane i niezastąpione w wielu sektorach i gałęziach przemysłu, to: twarda, wytrzymała powierzchnia, ogniotrwałość, doskonała odporność na wysokie temperatury, odporność na korozję, działanie substancji chemicznych, zużycie i rozdarcie, a także bardzo dobra wytrzymałość na ściskanie i izolacja elektryczna.
Rodzaje zaawansowanych materiałów ceramicznych
Istnieją różne rodzaje zaawansowanych materiałów ceramicznych:
-
Krzemionka
Krzemionka jest znana jako jedna z nowoczesnych ceramik o bardzo wysokiej odporności na ciepło. Jest najczęściej stosowana w produkcji rdzeni i powłok odlewniczych.
-
Ceramika węglikowa
Jeśli szukasz nowoczesnego materiału ceramicznego o imponującej wytrzymałości i odporności termicznej, to ceramika węglikowa jest jednym z zaawansowanych materiałów ceramicznych, które powinieneś rozważyć. Są one wykonane głównie z dodatku węgla, jego włókien i grafenu (jednego z najtwardszych materiałów na Ziemi).
Ceramika węglikowa ma jedną z najlepszych mieszanek trwałości, ścieralności, niskiej rozszerzalności cieplnej, odporności chemicznej i przewodności cieplnej. Ceramika węglikowa, w postaci węglika krzemu, jest również znana jako najtwardszy dostępny materiał ceramiczny. Jest odporna na ciepło i korozję i jest bardzo ścierna. Firmy zajmujące się inżynierią kosmiczną, chemią i inżynierią mechaniczną dobrze prosperują dzięki ceramice węglikowej.
Trzy główne przykłady ceramiki węglikowej to krzem, tytan i ceramika węglikowa wolframu. Wszystkie są wykorzystywane w produkcji broni i amunicji, sprzętu rekreacyjnego i wielu innych twardych materiałów powierzchniowych.
-
Cegły ogniotrwałe
Są to cegły wykonane z podgrzewania glinianych elementów, takich jak piasek i glina. Zazwyczaj są bardzo trwałe i należą do najtwardszych materiałów ceramicznych, kruche z natury i mogą w szczególności wytrzymać bardzo wysokie temperatury.
-
Porcelana kostna
To rodzaj zaawansowanego materiału ceramicznego wykonanego z popiołu kostnego jako kluczowego składnika. Chociaż nie jest znany jako nieorganiczny, ma właściwości takie jak odporność na odpryski i przezroczystość, co czyni go bardzo przydatnym jako nowoczesny materiał ceramiczny. W Wielkiej Brytanii pojawił się na początku XVIII wieku jako wielka innowacja, która szybko rozwinęła brytyjski przemysł eksportowy.
Zastosowania zaawansowanych materiałów ceramicznych
Przemysł elektroniczny
Dodanie bardzo twardych materiałów, takich jak węglik i krzemionka, do produkcji nowoczesnych materiałów ceramicznych sprawiło, że stały się one bardziej przydatne w przemyśle elektronicznym. Te zaawansowane materiały ceramiczne posiadają właściwości, dzięki którym są nadprzewodzące, półprzewodzące i magnetyczne.
Dzięki temu można ich używać do produkcji twardych materiałów, takich jak świece zapłonowe, ceramiczne lampy łukowe, koraliki i przewody do linii energetycznych. Można ich również używać do produkcji paneli elektronicznych, przetworników ultradźwiękowych oraz diod elektroluminescencyjnych (LED) wewnątrz i na zewnątrz.
Przemysł żelaza i stali
Materiały ogniotrwałe, takie jak kadzie, piece, piece, wykładziny na powierzchniach topienia i rury, które przesyłają gorące gazy, są produktami zaawansowanych materiałów ceramicznych. Są to przykłady ceramiki o wysokiej ogniotrwałości, z możliwością pracy w temperaturach powyżej 1000°C.
Przemysł lotniczy i kosmiczny
Zaawansowane materiały ceramiczne posiadają kilka istotnych właściwości, które czynią je odpowiednimi do zastosowań w przemyśle lotniczym i samochodowym. Mogą być stosowane w produkcji bardzo twardych powierzchni części samochodowych, takich jak układy wydechowe, silniki, hamulce, pancerze itp., ze względu na ich wysoką odporność cieplna i wysoką odporność na korozję. Chociaż ceramika węglikowa jest najtwardszym materiałem ceramicznym, jest lżejsza od metali, co czyni ją szybszą, a co za tym idzie, zmniejsza ładowność i zużycie paliwa.
Globalne trendy rynkowe
Obecnie zaawansowana ceramika rynek rozwijał się szybko, rosnąc w tempie rocznym ponad 10%, a wiodące gospodarki świata, takie jak Stany Zjednoczone i Japonia, promowały kurs tego ważnego narzędzia technologicznego. Dzięki zaawansowanej ceramice, przemysł elektroniczny jest dziś wart ponad $4,3 biliona. Ostatnie badania wykazały, że ponad $30 miliardów wyłoniło się ze sprzedaży globalnej, ponieważ zaawansowane materiały ceramiczne pokazały, jak kluczowe są w tworzeniu bardzo twardego sprzętu odpornego na zużycie, ciepło i temperaturę.
Tutaj w ceramika, priorytetowo traktujemy dostarczanie najwyższej jakości zaawansowanych produktów ceramicznych o bardzo wysokim standardzie dla szerokiej gamy zastosowań. Zawsze jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci w Twoim kolejnym projekcie ceramicznym.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między ceramiką a garncarstwem?
Oba terminy są często mylone i używane zamiennie, ale nie oznaczają tego samego. Termin ceramika odnosi się do tradycyjnej ceramiki, takiej jak garnki, kubki, kubki i wazony; terminem nadrzędnym używanym do ich opisu jest ceramika. Dlatego też ceramika jest wyraźnie jednym z wielu przykładów lub podziałów ceramiki.
Czym różni się piec gazowy od pieca elektrycznego?
Ze względu na łatwość użytkowania i konfiguracji piece elektryczne są częściej używane w warunkach domowych i w prostych środowiskach pracy. Wynika to po prostu z faktu, że mogą one wydajnie wykorzystywać glinę o niskiej i łagodnej temperaturze; z drugiej strony, wysokie temperatury są główną cechą charakterystyczną pieców gazowych.
Ponadto piece gazowe zapewniają lepszą fakturę powierzchni niektórych z najtwardszych materiałów ceramicznych niż piece elektryczne, które nie potrzebują specjalnych zezwoleń, aby działać optymalnie.
Jakie zaawansowane materiały ceramiczne są najlepsze do zastosowania w produkcji?
Niektóre z najlepszych zaawansowanych materiałów ceramicznych, z których możesz skorzystać, to azotek boru, węglik wolframu i węglik krzemu. Wynika to z faktu, że posiadają one bardzo mocny materiał ceramiczny, w tym właściwości mechaniczne, takie jak wysoka oporność cieplna i dobra trwałość nawet w niesprzyjających warunkach.
Wniosek
Obejmując różne typy, takie jak ceramika karbidowa, krzemionka i cegły ogniotrwałe, nie ma wątpliwości, że zaawansowana ceramika zmieniła zasady gry w wielu branżach, zapewniając materiały, które są zarówno trwałe, jak i estetycznie atrakcyjne. Nie możesz się pomylić, inwestując w zaawansowaną ceramikę, ponieważ gdy jest używana, masz gwarancję, że wytworzysz produkty, które przetrwają próbę czasu i dostarczą w niesprzyjających warunkach.