Cerámica de ingeniería – La clave para las soluciones industriales avanzadas
Las cerámicas de ingeniería son duras., Materiales no metálicos diseñados para soportar temperaturas extremas., desde baldosas cerámicas utilizadas en transbordadores espaciales hasta coronas dentales. Las cerámicas de ingeniería tienen muchas aplicaciones, desde la industria aeroespacial hasta la odontología..
La cerámica técnica avanzada se compone de óxidos puros., carburos y nitruros como la alúmina (Al2O3), carburo de silicio, SiC y circonio, haciéndolos difíciles de mecanizar sin conocimientos y equipos especiales de profesionales de la ingeniería cerámica.
Alúmina
Alúmina (óxido de aluminio, Al2O3) Es una de las cerámicas de ingeniería más utilizadas.. Es muy adaptable, duro, y sus propiedades aislantes lo hacen adecuado para condiciones de funcionamiento duras que abrumarían a las cerámicas más sofisticadas., y a menudo lo encontrará en productos de porcelana blanca o componentes de alta tecnología como revestimientos de hornos o crisoles..
Cuando se trabaja con cerámica de alúmina., Su microestructura general está determinada por las materias primas utilizadas., Procesos de fabricación empleados y técnicas de conformación utilizadas.. En última instancia, esto afecta su durabilidad y precisión dimensional..
Una vez obtenida la forma y el tamaño deseado, La alúmina se puede densificar mediante sinterización.. Esto implica colocar el objeto rugoso unido con pegamento en un horno donde la difusión atómica y molecular reduce la porosidad., producir un producto más denso con mayor resistencia y tenacidad a la fractura.
Los ingenieros suelen incorporar otros ingredientes en las cerámicas a base de alúmina según la aplicación.. Los aditivos comunes incluyen:
Silicio
Las cerámicas de nitruro de silicio presentan baja expansión térmica y resistencia al choque térmico., con excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y cero problemas de corrosión y oxidación.. Debido a estos atributos, Las cerámicas de nitruro de silicio son un excelente material industrial.; en particular, su capacidad para soportar altas temperaturas los hace adecuados para boquillas de combustión y llama., Tubos de chorro y refractarios en plantas de desulfuración de gases de combustión., Cojinetes/troqueles cerámicos para trabajar metales, así como piezas de contacto que deben resistir la fricción continua contra partículas abrasivas duras que fluyen en entornos de alta velocidad/presión. – todas las características del uso de materiales de calidad!
Cerámica de ingeniería’ Sus propiedades distintivas han llevado a la invención de muchos productos nuevos e innovadores utilizados en la defensa nacional., aeroespacial, industrias automotrices y maquinaria – convirtiendo el mercado cerámico mundial en un $60 mil millones de negocios!
Las propiedades del material cerámico están determinadas por su química y microestructura.. Su rendimiento se puede alterar mediante diversas técnicas de procesamiento o agregando elementos a su estructura cerámica básica., modificando sus propiedades mediante el uso de diferentes técnicas de procesamiento o añadiendo elementos a su estructura cerámica básica. Las partículas cerámicas a nanoescala también afectan el comportamiento en masa en términos de composición química y reactividad, así como propiedades mecánicas como la tenacidad a la fractura. – Según el modelo de Faber-Evans, se predijo que el endurecimiento cerámico aumenta con la deflexión de la grieta o la curvatura de las partículas de la segunda fase dentro de su matriz y la distribución de la morfología de las partículas., relación de aspecto o espaciado entre partículas – dando lugar a sus propiedades de endurecimiento que contribuyen en gran medida a la deflexión o curvatura de las grietas., La deflexión/arqueamiento de las grietas se mejora aún más mediante la distribución de los factores de morfología/relación de aspecto/espaciamiento entre partículas de las partículas.. El endurecimiento también aumentó mediante el uso de diversas técnicas de procesamiento que agregan elementos a su composición/estructura/compilación cerámica básica..
Boro
Como estudiante de ingeniería cerámica, Obtendrá experiencia práctica trabajando con diversos materiales y procesos.. A partir de tu segundo año, Tomarás cuatro clases básicas de laboratorio., participar en proyectos innovadores de investigación de pregrado, acceso a minas’ taller de vidrio en el campus para ciclos de producción y trabajo en estrecha colaboración con asesores docentes para desarrollar cerámicas nuevas y mejoradas para su proyecto de tesis senior.
La cerámica técnica ha experimentado un rápido desarrollo en las últimas décadas., produciendo una amplia selección de materiales altamente versátiles que pueden soportar una variedad de temperaturas y entornos. Sus propiedades dependen tanto de su composición, microestructura y condiciones de uso – haciendo que cada cerámica sea diferente dependiendo de su composición exacta, microestructura o condiciones de uso.
Los procesos de sinterización que forman componentes cerámicos juegan un papel importante en la configuración de sus características físicas finales.. El crecimiento de los cereales desempeña un papel fundamental, impactando en su estructura final y desempeño mecánico; cualquier distribución irregular del tamaño de grano podría alterar dramáticamente tanto las estructuras como las propiedades mecánicas de los productos cerámicos finales..
El carburo de boro es un material indispensable para aplicaciones cerámicas de alta tensión, como herramientas de corte., matrices y taladros de roca, Sólo superado por el diamante en términos de dureza.. El carburo de Boroni también presenta excelentes propiedades de conductividad térmica y aislamiento eléctrico, lo que lo convierte en el material ideal para dispositivos electrónicos de alta potencia y recubrimientos resistentes al desgaste para equipos de minería y procesamiento de minerales..
Boruro
El boro puede mejorar significativamente la estabilidad de los óxidos metálicos a altas temperaturas. Además, Este material sirve como fase cerámica de refuerzo en compuestos de matriz metálica.; específicamente cerámicas hechas de carburo de boro (Barcelona), carburo de hafnio-tantalio (HfTaC), o circonio para su uso como aplicaciones de protección contra el desgaste.
Las cerámicas que contienen boro pueden ser frágiles, sin embargo, su mayor tenacidad a la fractura les permite absorber una mayor energía de impacto sin romperse.. Además, Estos materiales ofrecen una excelente resistencia química y rendimiento a la abrasión, lo que les permite reemplazar los metales duros en muchas aplicaciones..
Debido a sus propiedades de enlace iónico o covalente., La mayoría de las cerámicas no exhiben deformación plástica a temperatura ambiente y, por lo tanto, poseen menos ductilidad que los metales.. Sin embargo, Las cerámicas aún pueden exhibir deformaciones plásticas significativas a temperaturas más altas, donde los mecanismos de fractura difieren significativamente de los metales..
Las cerámicas a base de boro combinan una gravedad específica baja con una fuerte resistencia mecánica para hacerlas atractivas para su uso en muchas aplicaciones diferentes.. Su resistencia al desgaste les permite sustituir los metales duros en medios transportados a altas velocidades., presiones o tasas de cavitación; Mejorar la eficiencia y durabilidad de los equipos de minería y procesamiento de minerales, así como los sistemas de recolección de polvo para la extracción., molienda, sistemas de transporte y recogida de polvo. Además, Estos materiales pueden aumentar la confiabilidad en el aceite. & industrias del gas y química mediante piezas estructurales giratorias fabricadas con estas cerámicas.