Ponieważ świat zmierza w kierunku rozwoju, innowacja jest wszędzie. Wraz z wprowadzeniem zaawansowanych metod przetwarzania, w przemyśle dominuje obecnie specjalny rodzaj ceramiki. W tym wyjątkowym artykule omówimy najbardziej wymagający i wyjątkowy rodzaj ceramiki, którym nie jest nic innego, jak ceramika techniczna.
Czym jest ceramika techniczna?
Ceramika techniczna to zaawansowane rodzaje ceramiki, które są znane pod różnymi nazwami. Są znane jako ceramika zaawansowana lub ceramika inżynieryjna, na rynku. Niektórzy producenci używają również określenia ceramika o wysokiej wydajności i ceramika precyzyjna. Bez względu na to, który termin jest używany, wszystkie odnoszą się do tej samej rzeczy.
Ceramika techniczna jest definiowana jako nieorganiczne materiały ceramiczne. Są to zaawansowane rodzaje ceramiki, które składają się z unikalnych pierwiastków, w tym O2 (tlen) i AI (aluminium). Posiadają najwyższe właściwości mechaniczne, elektryczne i termiczne. Takie właściwości można kontrolować poprzez dodanie innych drobnych pierwiastków. Połączenie ich właściwości termicznych i fizycznych sprawia, że są najlepszym wyborem dla produktów, w przypadku których inne alternatywy zawodzą.
Są one wytwarzane z syntetycznych lub naturalnie formułowanych materiałów. Ceramika techniczna jest nazywana zaawansowaną ceramiką, ponieważ składniki wymagane w procesie produkcyjnym są wysoce oczyszczone. Składniki są starannie rafinowane w celu kontrolowania kształtu i wielkości cząstek. Są one wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu do produkcji różnorodnych produktów, które są używane w naszym codziennym życiu.
Klasyfikacja materiałów ceramiki technicznej:
Ceramikę zaawansowaną, techniczną lub wysokowydajną można podzielić na następujące typy:
- Materiał kompozytowy: Obejmuje on materiał wzmocniony włóknem, kombinację nietlenków, tlenków i innych materiałów, a także materiał wzmocniony cząstkami.
- Tlenki: Należą do nich takie pierwiastki jak Zr, Be, Al2O3 itp.
- Nietlenki: Azotki, węgliki itp. zaliczają się do kategorii nietlenków.
Dlaczego ceramika zaawansowana jest tak popularna?
Bez wątpienia, w miarę jak świat zmierza w kierunku rozwoju, popyt i zakres ceramiki technicznej lub inżynieryjnej również rosną. Określane jako materiały polikrystaliczne, stają się bardzo popularne na całym świecie.
Pierwszym powodem, dla którego są pożądane, jest to, że otwierają nowe możliwości dla różnych zastosowań. Na przykład inżynieria mechaniczna i zakładowa, produkcja samochodów, odlewnie, elektronika, produkcja tekstyliów i technologia medyczna.
Ponadto wymagania konsumentów dla różnych branż szybko rosną z roku na rok. Dlatego też różni inżynierowie i budowniczowie preferują zaawansowane i wysokiej jakości materiały, takie jak ceramika techniczna, aby sprostać wszystkim ich wymaganiom i potrzebom. Oprócz stosowania w wyżej wymienionych dziedzinach, zastosowanie ceramiki technicznej obejmie również przemysł nanotechnologiczny i optyczny.
Na koniec, popyt na ceramikę techniczną lub precyzyjną rośnie w wielu branżach, ponieważ jest ona wysoce konfigurowalna. Wysokiej jakości ceramika precyzyjna produkowana przez profesjonalne firmy zastępuje obecnie zwykłe materiały w różnych zastosowaniach.
Wcześniej firmy korzystały ze zwykłych materiały ogniotrwałe i polimerów, ale obecnie coraz częściej stosuje się ceramikę techniczną.
Jakie są ważne właściwości technicznych materiałów ceramicznych?
Poniżej przedstawiono niektóre ważne właściwości ceramiki technicznej:
●Wytrzymałość na ściskanie
Gdy ceramika techniczna jest ściskana, wykazuje wyjątkowo wysoką wytrzymałość. Ceramika techniczna może wytrzymać duże obciążenia, co najmniej 4000 MPa (MPa oznacza megapaskale). Jednak gdy porównasz to z innymi materiałami, takimi jak cyrkon lub tytan, możesz sobie wyobrazić, jak wytrzymała jest ceramika techniczna.
●Odporność na zużycie
Zaawansowane typy precyzyjnej lub technicznej ceramiki mogą również wytrzymać wysokie temperatury. Oprócz wytrzymywania wysokich temperatur, mogą one również skutecznie utrzymywać swoje właściwości mechaniczne i elektryczne. To powód, dla którego ceramika techniczna jest używana w licznych zastosowaniach z wysokim wyrzutem ciepła. Przykłady obejmują narzędzia tnące, piece i silniki odrzutowe.
●Twardość
Nie ma wątpliwości, że ceramika techniczna zdobyła serca użytkowników high-end dzięki swojej dużej sztywności i doskonałej twardości. Producenci przesuwają swój priorytet w stronę ceramiki technicznej, ponieważ ten wyjątkowy materiał jest 4 razy twardszy w porównaniu do stali nierdzewnej.
●Gęstość
Ceramika techniczna ma gęstość od 2 g/cm3. Ze względu na niską gęstość, ceramika techniczna jest preferowana w stosunku do innych materiałów do różnych zastosowań. Jak wiadomo, niska gęstość przyczynia się do niskiej wagi. Im niższa gęstość, tym mniejsza będzie waga substancji.
●Zdolność do pomiaru temperatury
Według danych, różne rodzaje zaawansowanej ceramiki mogą wytrzymać temperatury powyżej 3182°F (1750°C). Ponieważ mogą wytrzymać wysokie temperatury, zaliczają się do kategorii materiałów ultrawysokoprętowych. Ze względu na ich zdolność do przenoszenia wysokich temperatur mogą być stosowane w różnych silnikach, turbinach, a także w łożyskach.
●Odporny na korozję
Nie ma wątpliwości, że ceramika techniczna jest materiałem chemicznie stabilnym. Ale dlaczego? Odpowiedź leży w ich wiązaniach chemicznych. W większości materiałów ceramiki technicznej (zwłaszcza tlenkach) dominują wiązania jonowe, co sprawia, że materiał jest bogaty w właściwości antykorozyjne.
●Przewodność cieplna lub izolacja
Ceramika techniczna może mieć różne właściwości przewodnictwa cieplnego lub izolacyjne. Takie właściwości zależą od składu chemicznego materiału. Na przykład niektóre rodzaje ceramiki technicznej mają lepsze właściwości przewodnictwa cieplnego. Takie produkty najlepiej nadają się do radiatorów lub wymienników ciepła.
Z drugiej strony, niektóre produkty z ceramiki technicznej mają właściwości izolacyjne. Krótko mówiąc, ceramika techniczna jest wysoce elastyczna/można ją dostosować.
Inne ważne właściwości obejmują biokompatybilność, wytrzymałość na zginanie, metalizację, piezoelektryczność i dynamikę, odporność na szok termiczny i wahania itp.
Różnica między ceramiką techniczną a ceramiką tradycyjną
Teraz, gdy poznaliśmy ich unikalne właściwości, przyjrzyjmy się, jak te zaawansowane materiały różnią się od tradycyjnej ceramiki. Zastosowania i procesy produkcyjne tych dwóch rodzajów ceramiki są bardzo różne, a każdy z nich ma swoje zalety. Poniżej przyjrzymy się różnicom między nimi bardziej szczegółowo.
1. Skład:
Główną różnicą między ceramiką techniczną a tradycyjną jest skład. Materiały formułowe ceramiki technicznej to głównie różne węgliki, tlenki, azotki, takie jak tlenek glinu, azotek krzemu, węglik krzemu itp., ponadto zawiera ona również wiele materiałów syntetycznych.
Do produkcji i przetwarzania tradycyjnej ceramiki stosuje się różne rodzaje surowców (takich jak: krzemionka, glina i skaleń).
2. Wydajność:
Kolejną dużą różnicą między ceramiką techniczną a tradycyjną jest wydajność. Ceramika tradycyjna jest używana w ograniczonych zastosowaniach. Na przykład, izolacje elektryczne średniej klasy. Ale dlaczego są używane w procesach średniej klasy, a nie w zadaniach wysokiej klasy?
Powodem tego jest fakt, że tradycyjna ceramika ma zazwyczaj niską do średniej twardość. Oprócz małej twardości, posiada również niską wytrzymałość i niską równowagę termiczną. Wręcz przeciwnie, ze względu na unikalne właściwości, ceramika techniczna jest przeznaczona do wymagających zastosowań.
3. Przetwarzanie:
Na koniec, zaawansowana ceramika różni się znacząco od konwencjonalnej pod względem przetwarzania. Tradycyjna ceramika jest zazwyczaj kształtowana za pomocą podstawowych metod, takich jak odlewanie, a następnie wypalana w wysokich temperaturach w celu sfinalizowania jej formy. Natomiast ceramika o wysokiej wydajności wymaga specjalistycznych technik. Metody te różnią się w zależności od branży, a powszechne podejścia obejmują precyzyjną obróbkę skrawaniem i zagęszczanie proszku.
Podsumowanie:
Ceramika techniczna jest uważana za nieorganiczne, niemetaliczne obiekty. Niewątpliwie zastosowanie tej zaawansowanej ceramiki w różnych gałęziach przemysłu rośnie z dnia na dzień. Dzięki swoim unikalnym właściwościom jest ona bardzo pożądana na całym świecie. Producenci i użytkownicy z wyższej półki używają jej do zastępowania powszechnie stosowanych materiałów ze względu na jej unikalne właściwości.