Tehnikakeraamika – Võti täiustatud tööstuslike lahenduste juurde

Tehnikakeraamika on raske, mittemetallist materjalid, mis on loodud taluma äärmuslikke temperatuure, kosmosesüstikutel kasutatavatest keraamilistest plaatidest hambakroonideni. Tehnikakeraamikal on palju rakendusi kosmoselennundusest hambaravini.

Täiustatud tehniline keraamika koosneb puhastest oksiididest, karbiidid ja nitriidid nagu alumiiniumoksiid (Al2O3), ränikarbiid, SiC ja tsirkooniumoksiid, muutes neid raskeks töödelda ilma keraamikainseneride eriteadmiste ja seadmeteta.

Alumiiniumoksiid

Alumiiniumoksiid (alumiiniumoksiid, Al2O3) on üks kõige sagedamini kasutatavaid insenerkeraamikaid. See on väga kohanemisvõimeline, raske, ja isolatsiooniomadused muudavad selle sobivaks karmides töötingimustes, mis ületaksid keerukama keraamika, ja leiate seda sageli valgevaratoodetest või kõrgtehnoloogilistest komponentidest, nagu ahjude vooderdised või tiiglid.

Alumiiniumoksiidi keraamikaga töötamisel, nende üldise mikrostruktuuri määravad kasutatud toorained, kasutatud tootmisprotsessid ja kasutatud vormimistehnikad. See mõjutab lõppkokkuvõttes selle vastupidavust ja mõõtmete täpsust.

Kui soovitud kuju ja suurus on saavutatud, alumiiniumoksiidi saab tihendada paagutamise abil. See hõlmab liimiga koos hoitud töötlemata eseme asetamist ahju, kus aatomi- ja molekulaardifusioon vähendab poorsust, suurema tugevuse ja purunemiskindlusega tihedama toote valmistamine.

Insenerid lisavad olenevalt rakendusest alumiiniumoksiidipõhisesse keraamikasse sageli muid koostisosi. Levinud lisandid hõlmavad:

Räni

Räninitriidkeraamikal on madal soojuspaisumine ja vastupidavus termilisele šokile, suurepäraste elektriisolatsiooniomadustega ning korrosiooni- ja oksüdatsiooniprobleemidega. Nende omaduste tõttu, räninitriidkeraamika on suurepärane tööstuslik materjal; eelkõige nende võime taluda kõrgeid temperatuure muudab need sobivaks põlemisdüüside ja leegi jaoks, reaktiiv- ja tulekindlad torud suitsugaaside väävlitustamise tehastes, keraamilised laagrid/stantsid metallitöötlemiseks, samuti kontaktosad, mis peavad taluma pidevat hõõrdumist kõvade abrasiivsete osakeste vastu, mis voolavad suurel kiirusel/rõhul – kõik kvaliteetse materjalikasutuse tunnused!

Tehnikakeraamika’ eristavad omadused on viinud paljude uuenduslike uute toodete leiutamiseni, mida kasutatakse riigikaitses, kosmoselennundus, auto- ja masinatööstus – globaalse keraamikaturu muutmine a $60 miljardi äri!

Keraamilise materjali omadused määravad selle keemia ja mikrostruktuur. Nende jõudlust saab muuta erinevate töötlemismeetodite või keraamilisele põhistruktuurile elementide lisamisega, mille omadusi on muudetud erinevate töötlemistehnikate kasutamise või keraamilise põhistruktuuri elementide lisamisega. Nanomastaabis keraamilised osakesed mõjutavad ka massikäitumist nii keemilise koostise ja reaktsioonivõime kui ka mehaaniliste omaduste, näiteks purunemiskindluse osas. – ennustas Faber-Evansi mudeli järgi, et keraamika kõvenemine suureneb koos teise faasi osakeste maatriksis tekkivate pragude läbipainde või paindumisega ning osakeste morfoloogia jaotumisega., kuvasuhe või osakeste vahekaugus – tekitades nende karastavaid omadusi, mis aitab oluliselt kaasa pragude kõrvalekaldumisele või paindumisele, pragude läbipaindumine / kummardus, mida suurendavad veelgi osakeste morfoloogia / kuvasuhte / osakeste vahetegurite jaotus. Karastamist suurendas ka erinevate töötlemistehnikate kasutamine, mis lisavad elemente selle põhilisele keraamilisele koostisele/struktuurile/kompileerimisele..

Boor

Keraamikainseneri tudengina, saate praktilise kogemuse erinevate materjalide ja protsessidega töötamisel. Alustades teie teisel kursusel, võtate neli põhilist laboriklassi, osaleda uuenduslikes bakalaureuseõppe projektides, juurdepääs kaevandustele’ ülikoolilinnakus asuv klaasist kuumtöökoda tootmisprotsesside jaoks ja teha tihedat koostööd õppejõudude nõustajatega, et töötada välja uus ja täiustatud keraamika teie vanemate lõputöö projekti jaoks.

Tehnikakeraamika on viimastel aastakümnetel läbinud kiire arengu, annab suure valiku väga mitmekülgseid materjale, mis taluvad mitmesuguseid temperatuure ja keskkondi. Nende omadused sõltuvad mõlema koostisest, mikrostruktuur ja kasutustingimused – muutes iga keraamika erinevaks sõltuvalt selle täpsest koostisest, mikrostruktuur või kasutustingimused.

Keraamilisi komponente moodustavad paagutamisprotsessid mängivad olulist rolli nende lõplike füüsikaliste omaduste kujundamisel. Teravilja kasv mängib keskset rolli, mõjutab selle lõplikku struktuuri ja mehaanilist jõudlust; igasugune ebakorrapärane tera suuruse jaotus võib dramaatiliselt muuta nii lõppkeraamiliste toodete struktuure kui ka mehaanilisi omadusi.

Boorkarbiid on ülipingeliste keraamiliste rakenduste, näiteks lõiketööriistade jaoks asendamatu materjal, stantsid ja kivipuurid, kõvaduse poolest teisel kohal teemandi järel. Boroni karbiidil on ka suurepärane soojusjuhtivus ja elektriisolatsiooni omadused, mistõttu on see ideaalne materjal suure võimsusega elektroonikaseadmete jaoks ning kulumiskindlate katete jaoks kaevandus- ja mineraalide töötlemise seadmetes.

Boriid

Boor võib oluliselt suurendada metallioksiidide stabiilsust kõrgel temperatuuril. Lisaks, see materjal toimib metallmaatrikskomposiitide tugevdava keraamilise faasina; spetsiaalselt boorkarbiidist valmistatud keraamika (BCN), hafnium-tantaalkarbidiid (HfTaC), või tsirkooniumoksiid kulumiskaitserakendustena kasutamiseks.

Boori sisaldav keraamika võib olla habras, kuid nende suurem purunemiskindlus võimaldab neil neelata suuremat löögienergiat ilma purunemata. Lisaks, need materjalid pakuvad suurepärast keemilist vastupidavust ja hõõrdumist, võimaldades neil paljudes rakendustes kõvametalle asendada.

Tänu nende ioonsetele või kovalentsetele sidumisomadustele, enamikul keraamikal ei esine toatemperatuuril plastilisi deformatsioone ja seetõttu on sellel väiksem elastsus kui metallidel. Sellest hoolimata, keraamika võib siiski avaldada märkimisväärseid plastilisi deformatsioone kõrgematel temperatuuridel, kus purunemismehhanismid erinevad oluliselt metallidest.

Booripõhine keraamika ühendab väikese erikaalu tugeva mehaanilise tugevusega, muutes need atraktiivseks kasutamiseks paljudes erinevates rakendustes. Nende kulumiskindlus võimaldab neil asendada kõvametalle suurel kiirusel transporditavas keskkonnas, rõhk või kavitatsioonimäär; kaevandus- ja maavarade töötlemise seadmete tõhususe ja vastupidavuse parandamine, samuti tolmu eemaldamise süsteemide parandamine, lihvimine, transpordi- ja tolmukogumissüsteemid. Lisaks, need materjalid võivad suurendada õli töökindlust & gaasi- ja keemiatööstuses nendest keraamikast valmistatud konstruktsiooniliste pöörlevate osade kaudu.