Структурный Керамика хорошо известен своими футуристическими преимуществами. Он приносит много востребованных свойств, таких как улучшенные термомеханические и химические свойства. Они находят место в приложениях аэрокосмической отрасли, металлургии, машиностроения, оптики и материаловедения. Действительно, что делает специальную структуру Керамика здесь обсуждается именно это, отличное и универсальное.
Что такое специальная керамика?
Особенный Керамика как правило, неметаллические по своему составу, известные своей прочностью, долговечностью и устойчивостью. Специальные Керамика часто обслуживают области, которые очень требовательны, где другие системы неисправны или выходят из строя. Общие специальные Керамика являются оксидом Керамика такие как оксид алюминия, SiC, Si3N4 и карбиды, состоящие из ниобия и гафния. Специальные Керамика сохраняет высокую механическую прочность в условиях суровых условий.
Некоторые примеры Special Керамика и контексты использования приведены ниже для справки:
- Оксид алюминия — распространённый оксид керамика используется в производстве медицинских приборов и применяется в электронных приложениях
- Карбид кремния твердый. Свойство твердости и превосходной теплопроводности делает его пригодным для автомобильной и аэрокосмической промышленности.
- Нитриды кремния устойчивы к износу и разрывам. Они становятся неотъемлемой частью режущих лезвий и механических подшипников.
- Карбиды ниобия и гафния используются при экстремальных температурах. керамический материал поэтому подходит для использования в военной, оборонной или аэрокосмической промышленности.
Твердость керамических материалов
Твёрдость керамики это термин, который обозначает керамика и его устойчивость к любому истиранию. Это скажет нам, если керамика способен выдерживать воздействие давления, трения и вмятин во время использования. Специальный керамика которые активно вносят свой вклад в качестве компонентов для режущих инструментов, принадлежностей двигателей и материалов, используемых в строительстве.
Твёрдость керамики по шкале Мооса
Твёрдость керамики шкала Мооса используется инженерами для оценки твердости керамика. Действительно, устойчивость к царапинам керамический материал. Он генерирует значение от 1 до 10. Короче говоря, более твердый материал царапает и оставляет след на более мягком аналоге.
- Твердость алюмооксидной керамики По шкале Мооса он равен 9. Он стоит рядом с алмазом и используется в качестве абразивного и режущего материала.
- Керамическая твердость карбида кремния (SiC) составляет 9,5. Они чрезвычайно полезны в качестве абразивов и используются в производстве бронежилетов. Это самый твердый керамический материал.
- Карбиды ниобия и гафния имеют керамическая твердость около 9, что делает их идеальными для применений, подверженных износу. Они также используются в военных и аэрокосмических секциях.
- Нитрид кремния имеет твердость керамики по шкале Мооса значение около 8,5. Они в основном используются в турбинных лопатках и механических подшипниках, которые подвержены высокому износу.
Теплопроводность керамических материалов
Керамическая теплопроводность низкая для специальной керамики. Некоторая надежная информация о теплопроводности приведена для справки.
- Теплопроводность Теплопроводность оксида алюминия составляет около 30 Вт/мК, что делает его полезным для теплоизоляции и рассеивания тепла в устройствах.
- Керамическая теплопроводность SiC намного выше по сравнению с другими керамика. Регистр SiC высокая теплопроводность в диапазоне 120 – 150 Вт/мК. Это делает их полезными в автомобильной промышленности и аэрокосмической отрасли. SiC попадает в режим материалов с высокой теплопроводностью.
- Нитрид кремния обладает умеренной теплопроводностью, как оксид алюминия. Их диапазон составляет около 30-40 Вт/Мк, что делает их полезными в умеренных применениях.
- Гафний и ниобий имеют теплопроводность в диапазоне от 13 до 20 Вт/мК. Они в основном предназначены для ракетостроения и ядерных применений.
Свойства специальных керамических материалов
Будь то любой керамический материал, свойства в основном зависят от двух факторов. Один из них - химическая связь, присутствующая в материале, а другой - существенная кристаллическая структура. Другие влияющие факторы - это микросостав, структура зерна, размер, форма и пористость. Примеси и дефекты в процессе производства также играют свою роль в контроле поведения специального керамические материалы.
Обычный керамика это полевой шпат, глина и т. д., которые в основном готовятся путем спекания. Они предлагают диапазон рабочих температур около 1200 °C. Хотя они твердые и устойчивы к ржавчине и коррозии, им не хватает преимуществ превосходной термической и механической прочности.
Особенный Керамика отличаются по-своему. Например, оксид лития обладает высокой термостойкостью и используется для производства высокотемпературных материалов. На основе железа Керамика используются в частности в качестве магнитов, тальк для изоляции и кобальт на основе для компонентов памяти. Специальный Керамика или специальный структурная керамика следовательно, изготавливаются в соответствии с требованиями, а требуемые функциональные возможности тщательно проектируются.
Структура керамических материалов
Как уже упоминалось, свойства керамические материалы в значительной степени зависят от их структур. В основном, Керамика имеют две основные структуры: либо они ионные по своей природе, либо ковалентные. Ионные связи придают электроотрицательность и заставляют ядро притягивать больше электронов. Это работает при объединении металлов и неметаллов в керамика.
Ковалентные связи, напротив, существуют между неметаллами. Это заставляет материал делить атомы между собой. Низкие значения теплового расширения, высокая твердость и химическая стойкость зависят от природы связей в керамика. Хрупкость, хотя и непредвиденная, также является результатом природы связи.
Специальная структура Керамика
Керамика специальной структуры появился в последние годы и играет решающую роль в инженерии. керамика часто являются результатом строгого производства, подкрепленного мощными инженерными разработками для использования соответствующих свойств материалов для объектов.
Некоторые важные керамики специальной структуры
Нитридная керамика
Нитрид керамика имеет сильные ковалентные связи азота и кремния, что обеспечивает лучшую изоляцию и хорошую прочность. Нитрид кремния из-за своих структурных достоинств образует один из самый твёрдый керамический материал. Он обладает превосходной коррозионной стойкостью и действует как хороший изоляционный материал. Теплопроводность нитрида кремния составляет около 320 Вт/Мк
Теплопроводность, таким образом, на 80 % выше, чем у меди. Нитрид кремния также превосходит по своим характеристикам керамику, такую как Beo и Al2o3.
Карбидная керамика
Карбидная керамика бора и кремния обладает высочайшей прочностью на изгиб. Значение составляет около 500-600 МПа в диапазоне температур 1400 °C. Композит, разработанный с обоими этими карбидами, отличается высокой ударной вязкостью и высокой твердостью. Они также обладают высоким модулем и используются в производстве жилетов или доспехов.
Закаленная керамика
Закаленный керамика в последнее время достиг большого прогресса. Существуют закаленные керамики из глинозема, тория и муллита, а также некоторые из оксидов
Кристаллическая керамика
Свойство пропускания света в дополнение к коррозионной и химической стойкости привело к появлению кристаллических керамика. Прозрачная керамика из оксида алюминия и нитридов оксида алюминия популярна в этом режиме. Производители используют микроволновое спекание для получения кристаллического керамика.
Применение керамики специальной структуры
- Структурный керамика Благодаря своей способности выдерживать высокие температуры они часто используются в космических кораблях и ракетах. Пример: Композиты используются в спутниках
- Армированный волокном керамика или структурный керамика используются в дозвуковых самолетах военного назначения
- Высокая теплопроводность структурной керамики привела к ее использованию в печатных платах. Они служат эффективными подложками
Заключительные замечания
Исследование специальной структуры керамика появились благодаря изобретениям в современной науке и технике. Они обладают как механическими, так и термическими функциями. Они также превосходят их в электрических преимуществах. Структурные керамика уже используются в различных областях техники. Будущее, конечно, будет зависеть от большего прогресса в этой области.