Estrutural Cerâmica É amplamente aclamado por seus benefícios futuristas. Apresenta muitas propriedades exigentes, como propriedades termomecânicas e químicas aprimoradas. Encontram aplicação em aplicações aeroespaciais, metalúrgicas, de engenharia, óptica e ciência dos materiais. De fato, o que torna a estrutura especial Cerâmica distinto e versátil é o que é discutido aqui.
O que são cerâmicas especiais?
Especial Cerâmica são geralmente não metálicos em sua constituição, conhecidos por sua resistência, durabilidade e resistência. Cerâmica frequentemente atendem áreas de alta demanda, onde os outros sistemas apresentam mau funcionamento ou falham. O especial comum Cerâmica são óxidos Cerâmica como Alumina, SiC, Si3N4 e carbonetos compostos de Niobídio e Háfnio. Especial Cerâmica mantém alta integridade mecânica sujeita a ambientes agressivos.
Alguns exemplos de Especial Cerâmica e os contextos de uso são fornecidos abaixo para referência:
- Óxido de alumina, um óxido comum cerâmica atende à fabricação de dispositivos médicos e é útil em aplicações eletrônicas
- O carboneto de silício é duro. A propriedade de dureza e a condutividade térmica superior os tornam adequados para aplicações automotivas e aeroespaciais.
- Os nitretos de silício são resistentes ao desgaste e se tornam parte integrante de lâminas de corte e rolamentos mecânicos.
- Carbonetos de niobídio e háfnio são usados em temperaturas extremas. material cerâmico é, portanto, adequado para aplicações militares, de defesa ou aeroespaciais.
Dureza dos materiais cerâmicos
Dureza cerâmica é um termo que representa a cerâmica e sua resistência a qualquer abrasão. Isso nos dirá se o cerâmica é capaz de suportar os efeitos de pressão, fricção e indentação durante o uso. O especial cerâmica que são duros contribuem ativamente como componentes para ferramentas de corte, acessórios de motor e materiais usados durante a construção.
Dureza cerâmica na escala de Mohs
Dureza cerâmica Escala de Mohs é usado por engenheiros para estimar a dureza de cerâmica. Na verdade, a resistência a riscos de um material cerâmico. Ele gera valor entre 1 e 10. Em suma, o material mais duro risca e cria impressão no material mais macio.
- Dureza da cerâmica de alumina na escala de Mohs é 9. Ele fica ao lado do diamante e é usado como abrasivo e material de corte.
- A dureza da cerâmica de carboneto de silício (SiC) é de 9,5. São extremamente úteis como abrasivos e utilizados na fabricação de coletes à prova de balas. É o material cerâmico mais duro.
- Os carbonetos de niobídio e háfnio têm ambos dureza cerâmica cerca de 9, tornando-os ideais para aplicações sujeitas a desgaste. Também são utilizados em setores militares e aeroespaciais.
- O nitreto de silício tem dureza cerâmica mohs valor em torno de 8,5. São usados principalmente em pás de turbinas e rolamentos mecânicos, sujeitos a alto desgaste.
Condutividade térmica de materiais cerâmicos
Condutividade térmica da cerâmica é baixo para cerâmicas especiais. Algumas informações confiáveis sobre condutividade térmica servem como referência.
- Condutividade térmica do óxido de alumínio é de cerca de 30 W/mK, o que o torna útil para isolamento térmico e dissipação de calor em dispositivos.
- Condutividade térmica da cerâmica de SiC é muito maior quando comparado com os outros cerâmica. Registro SiC alta condutividade térmica na faixa de 120 a 150 W/mK. Isso os torna úteis em aplicações automotivas e no setor aeroespacial. O SiC se enquadra no regime de materiais de alta condutividade térmica.
- O nitreto de silício possui condutividade térmica moderada, semelhante à da alumina. Sua faixa de condutividade térmica é de 30 a 40 W/Mk, o que o torna útil em aplicações moderadas.
- Háfnio e niobídio têm condutividade térmica na faixa de 13 a 20 W/mK. São basicamente projetados para aplicações em ciência de foguetes e nucleares.
Propriedades de materiais cerâmicos especiais
Seja qual for material cerâmicoAs propriedades são influenciadas principalmente por dois fatores. Um é a ligação química presente no material e o outro, a estrutura cristalina essencial. Os outros fatores que influenciam são a microcomposição, a estrutura do grão, o tamanho, a forma e a porosidade. As impurezas e os defeitos durante a fabricação também desempenham um papel no controle do comportamento do material especial. materiais cerâmicos.
O convencional cerâmica São feldspatos, argilas etc., basicamente preparados por sinterização. Oferecem uma faixa de temperatura operacional de cerca de 1200 °C. Embora sejam duros e resistentes à ferrugem e corrosão, carecem dos benefícios de resistência térmica e mecânica superiores.
Especial Cerâmica são distintos à sua maneira. Por exemplo, o óxido de lítio é altamente resistente ao calor e é usado na fabricação de materiais de alta temperatura. À base de ferro Cerâmica são usados principalmente como ímãs, talco para isolamento e à base de cobalto para componentes de memória. Cerâmica ou especial Cerâmica estrutural são, portanto, feitos conforme a necessidade e a funcionalidade procurada é cuidadosamente projetada.
Estrutura dos materiais cerâmicos
Como mencionado, as propriedades do materiais cerâmicos são amplamente influenciados por suas estruturas. Basicamente, Cerâmica Possuem duas estruturas principais: ou são de natureza iônica ou covalentes. Ligações iônicas conferem eletronegatividade e fazem com que o núcleo atraia mais elétrons. Isso funciona na combinação de metais e não metais em cerâmica.
Ligações covalentes, ao contrário, existem entre os não metais. Isso faz com que o material compartilhe os átomos entre si. Os baixos valores de expansão térmica, a alta dureza e a resistência química estão sujeitos à natureza das ligações em cerâmica. A fragilidade, embora imprevista, também é resultado da natureza da ligação.
Cerâmica de estrutura especial
Cerâmicas de estrutura especial surgiu nos últimos anos e desempenha papel crucial na Engenharia. Estrutural cerâmica são frequentemente o resultado de uma fabricação rigorosa apoiada por uma engenharia forte para envolver propriedades de materiais relevantes para entidades.
Algumas cerâmicas de estrutura especial de importância
Cerâmica de nitreto
Nitreto cerâmica Possui fortes ligações covalentes de nitrogênio e silício, proporcionando melhor isolamento e boa resistência. O nitreto de silício, devido aos seus méritos estruturais, forma um dos material cerâmico mais duro. Possui resistência superior à corrosão e atua como um bom material isolante. A condutividade térmica do nitreto de silício é de cerca de 320 W/Mk.
A condutividade térmica é, portanto, 80 % superior à do cobre. O nitreto de silício também supera cerâmicas como Beo e Al2O3 em seu desempenho.
Cerâmicas de carboneto
As cerâmicas de carboneto de boro e silício possuem excelente resistência à flexão. O valor fica em torno de 500 a 600 MPa em uma faixa de temperatura de 1400 °C. O compósito desenvolvido com esses dois carbonetos se destaca por proporcionar alta resistência ao impacto e alta dureza. Eles também possuem alto módulo de elasticidade e são utilizados na produção de coletes ou armaduras.
Cerâmica temperada
Endurecido cerâmica tem feito grandes progressos ultimamente. Existem cerâmicas temperadas feitas de alumina, tório e mulita e algumas feitas de óxidos
Cerâmicas cristalinas
A propriedade de transmitância de luz adicional à resistência à corrosão e química deu origem a cristais cerâmicaAs cerâmicas transparentes feitas de alumina e nitretos de alumina são populares neste regime. Os fabricantes utilizam sinterização por micro-ondas para produzir o cristalino. cerâmica.
Aplicações de cerâmicas de estrutura especial
- Estrutural cerâmica Devido à sua propriedade de suportar altas temperaturas, são frequentemente utilizados em naves espaciais e foguetes. Ex: Compósitos são utilizados em satélites
- Reforçado com fibra cerâmica ou estrutural cerâmica são usados em aeronaves subsônicas para aplicações militares
- A alta condutividade térmica das cerâmicas estruturais resultou em seu uso em placas de circuito. Elas servem como substratos eficientes
Observações finais
Exploração em estrutura especial cerâmica ocorreram devido às invenções da ciência e tecnologia modernas. Possuem funcionalidades tanto mecânicas quanto térmicas. Também superam em vantagens elétricas. Estruturais cerâmica já são utilizados em diversas áreas da engenharia. O futuro, é claro, dependerá de mais avanços nessa área.