Strojírenská keramika – Klíč k pokročilým průmyslovým řešením

Technická keramika je tvrdá, nekovové materiály navržené tak, aby odolávaly extrémním teplotám, od keramických dlaždic používaných na raketoplánech až po zubní korunky. Technická keramika má mnoho aplikací od letectví až po stomatologii.

Pokročilá technická keramika se skládá z čistých oxidů, karbidy a nitridy, jako je oxid hlinitý (Al2O3), karbid křemíku, SiC a oxid zirkoničitý, takže je obtížné je obrábět bez speciálních znalostí a vybavení od profesionálů z keramického inženýrství.

Alumina

Alumina (oxid hlinitý, Al2O3) je jednou z nejčastěji využívaných technických keramik. Je vysoce přizpůsobivý, tvrdý, a izolační vlastnosti jej předurčují pro drsné provozní podmínky, které by přemohly sofistikovanější keramiku, a často jej najdete v bílých výrobcích nebo high-tech součástech, jako jsou vyzdívky pecí nebo kelímky.

Při práci s aluminovou keramikou, jejich celková mikrostruktura je dána použitými surovinami, použité výrobní procesy a použité techniky tvarování. To v konečném důsledku ovlivňuje jeho životnost a rozměrovou přesnost.

Jakmile získáte požadovaný tvar a velikost, oxid hlinitý lze zhutnit slinováním. To zahrnuje umístění hrubého předmětu drženého pohromadě lepidlem do pece, kde atomová a molekulární difúze snižuje poréznost, vytvoření hustšího produktu se zvýšenou pevností a lomovou houževnatostí.

Inženýři často začleňují další přísady do keramiky na bázi oxidu hlinitého v závislosti na aplikaci. Mezi běžné přísady patří:

Křemík

Keramika z nitridu křemíku se vyznačuje nízkou tepelnou roztažností a odolností vůči teplotním šokům, s vynikajícími elektroizolačními vlastnostmi a nulovými problémy s korozí a oxidací. Kvůli těmto atributům, keramika z nitridu křemíku je vynikajícím průmyslovým materiálem; zejména jejich schopnost odolávat vysokým teplotám je činí vhodnými pro spalovací trysky a plamen, tryskové a žáruvzdorné trubky v zařízeních na odsíření spalin, keramická ložiska/zápustky pro obrábění kovů, jakož i kontaktní části, které musí odolávat trvalému tření proti tvrdým abrazivním částicím, které proudí v prostředí s vysokou rychlostí/tlakem – všechny znaky kvalitního použití materiálu!

Technická keramika’ charakteristické vlastnosti vedly k vynálezu mnoha inovativních nových produktů používaných v národní obraně, kosmonautika, automobilový a strojírenský průmysl – přeměnit globální keramický trh na a $60 miliardový byznys!

Vlastnosti keramického materiálu jsou určeny jeho chemií a mikrostrukturou. Jejich výkon lze změnit různými technikami zpracování nebo přidáním prvků do základní keramické struktury, s jeho vlastnostmi upravenými použitím různých technik zpracování nebo přidáním prvků do jeho základní keramické struktury. Keramické částice v nanoměřítku také ovlivňují objemové chování, pokud jde o chemické složení a reaktivitu, stejně jako mechanické vlastnosti, jako je lomová houževnatost – podle modelu Faber-Evans předpověděl, že keramická houževnatost se zvyšuje s vychylováním trhlin nebo prohnutím částic druhé fáze v jejich matrici a distribucí morfologie částic, poměr stran nebo mezičásticové rozestupy – což vede k jejich houževnatým vlastnostem, které významně přispívají k průhybu trhlin nebo prohnutí, vychýlení trhlin/prohnutí se dále zvyšuje distribucí morfologie částic/poměru stran/faktorů mezičásticové vzdálenosti. Tvrzení se také zvýšilo použitím různých zpracovatelských technik, které přidávají prvky do základní keramické kompozice/struktury/kompilace.

Bor

Jako studentka keramické techniky, získáte praktické zkušenosti s prací s různými materiály a procesy. Počínaje druhým rokem, absolvujete čtyři základní laboratorní kurzy, podílet se na inovativních vysokoškolských výzkumných projektech, přístup k dolům’ v areálu sklářské dílny pro výrobu a úzkou spolupráci s fakultními poradci na vývoji nové a vylepšené keramiky pro váš projekt závěrečné práce.

Technická keramika prošla v posledních desetiletích prudkým vývojem, poskytuje široký výběr vysoce univerzálních materiálů, které odolají řadě teplot a prostředí. Jejich vlastnosti závisí jak na jejich složení, mikrostruktura a podmínky použití – Díky tomu je každá keramika odlišná v závislosti na jejím přesném složení, mikrostruktura nebo podmínky použití.

Procesy slinování, které tvoří keramické komponenty, hrají významnou roli při formování jejich konečných fyzikálních vlastností. Růst obilí hraje klíčovou roli, ovlivňující jeho konečnou strukturu a mechanické vlastnosti; jakákoli nepravidelná distribuce velikosti zrn by mohla dramaticky změnit jak strukturu, tak mechanické vlastnosti finálních keramických výrobků.

Karbid boru je nepostradatelný materiál pro vysoce namáhané keramické aplikace, jako jsou řezné nástroje, zápustky a vrtáky do kamene, na druhém místě za diamantem z hlediska tvrdosti. Karbid boronu se také vyznačuje vynikající tepelnou vodivostí a elektrickými izolačními vlastnostmi, což z něj činí ideální materiál pro vysoce výkonná elektronická zařízení a povlaky odolné proti opotřebení pro zařízení pro těžbu a zpracování nerostů..

Boride

Bór může významně zvýšit vysokoteplotní stabilitu oxidů kovů. Dále, tento materiál slouží jako výztužná keramická fáze v kompozitech s kovovou matricí; konkrétně keramika vyrobená z karbidu bóru (BCN), karbid hafnia-tantalu (HfTaC), nebo oxid zirkoničitý pro použití jako aplikace ochrany proti opotřebení.

Keramika obsahující bor může být křehká, přesto jejich vyšší lomová houževnatost jim umožňuje absorbovat větší energii nárazu bez porušení. Dále, tyto materiály nabízejí vynikající chemickou odolnost a odolnost proti oděru, což jim umožňuje nahradit tvrdé kovy v mnoha aplikacích.

Díky jejich iontovým nebo kovalentním vazebným vlastnostem, většina keramiky nevykazuje plastickou deformaci při pokojových teplotách a má tedy menší tažnost než kovy. Nicméně, keramika může stále vykazovat výrazné plastické namáhání při vyšších teplotách, kde se lomové mechanismy výrazně liší od kovů.

Keramika na bázi boru kombinuje nízkou měrnou hmotnost se silnou mechanickou pevností, aby byla atraktivní pro použití v mnoha různých aplikacích. Jejich odolnost proti opotřebení jim umožňuje nahradit tvrdé kovy v médiích přepravovaných vysokou rychlostí, tlaky nebo rychlosti kavitace; zlepšení účinnosti a životnosti zařízení pro těžbu a zpracování nerostů, jakož i systémů sběru prachu pro extrakci, broušení, dopravní a prachové systémy. Dále, tyto materiály mohou zvýšit spolehlivost v oleji & plynárenský a chemický průmysl prostřednictvím konstrukčních rotačních dílů vyrobených z této keramiky.