Инжењерска керамика – Кључ за напредна индустријска решења

Engineering ceramics are hard, неметалични материјали дизајнирани да издрже екстремне температуре, from ceramic tiles used on space shuttles to dental crowns. Engineering ceramics have many applications from aerospace to dentistry.

Advanced technical ceramics consist of pure oxides, carbides and nitrides such as alumina (Al2O3), silicon carbide, SiC and zirconia, making them difficult to machine without special knowledge and equipment from ceramic engineering professionals.

Alumina

Alumina (aluminium oxide, Al2O3) is one of the most frequently utilized engineering ceramics. It’s highly adaptable, hard, and insulating properties make it suitable for harsh operating conditions that would overwhelm more sophisticated ceramics, and you’ll often find it in whiteware products or high-tech components like furnace linings or crucibles.

When working with alumina ceramics, њихова укупна микроструктура је одређена коришћеним сировинама, коришћени производни процеси и коришћене технике обликовања. Ово на крају утиче на његову издржљивост и тачност димензија.

Када се добије жељени облик и величина, глиница се може згуснути синтеровањем. Ово укључује стављање грубог предмета који се држи заједно са лепком у пећи где атомска и молекуларна дифузија смањује порозност, производњу гушћег производа са повећаном чврстоћом и жилавошћу на лом.

Инжењери често укључују друге састојке у керамику на бази алуминијума у ​​зависности од примене. Уобичајени адитиви укључују:

Силицијум

Керамика од силицијум нитрида има ниско термичко ширење и отпорност на топлотни удар, са одличним својствима електричне изолације и без проблема корозије и оксидације. Због ових атрибута, Керамика од силицијум нитрида је одличан индустријски материјал; посебно њихова способност да издрже високе температуре чини их погодним за млазнице за сагоревање и пламен, млазне и ватросталне цеви у постројењима за одсумпоравање димних гасова, керамички лежајеви/матрице за обраду метала, као и контактни делови који морају да издрже непрекидно трење о тврдим абразивним честицама које теку у окружењу велике брзине/притиска – сва обележја употребе квалитетног материјала!

Инжењерска керамика’ карактеристична својства довела су до проналаска многих иновативних нових производа који се користе у националној одбрани, ваздухопловство, аутомобилска и машинска индустрија – претварање глобалног тржишта керамике у а $60 милијарде послова!

Својства керамичког материјала одређују његова хемија и микроструктура. Њихове перформансе могу се променити кроз различите технике обраде или додавањем елемената његовој основној керамичкој структури, са својим својствима модификованим коришћењем различитих техника обраде или додавањем елемената његовој основној керамичкој структури. Керамичке честице нано скале такође утичу на понашање у расутом стању у смислу хемијског састава и реактивности, као и механичких својстава као што је жилавост лома – према Фабер-Евансовом моделу, предвидео је да се ојачање керамике повећава са отклоном пукотине или савијањем честица друге фазе унутар њихове матрице и дистрибуцијом морфологије честица, однос страница или размак између честица – што доводи до њихових својстава каљења која у великој мери доприносе отклону или савијању пукотине, отклон пукотине/извијање се даље побољшава дистрибуцијом морфологије честица/односа ширине/фактора размака међу честицама. Ојачање се такође повећава коришћењем различитих техника обраде које додају елементе његовој основној керамичкој композицији/структури/компилацији.

Бор

Као студент керамичког инжењерства, стећи ћете практично искуство у раду са различитим материјалима и процесима. Почевши од друге године, похађаћете четири основна лабораторијска часа, учествују у иновативним додипломским истраживачким пројектима, приступ рудницима’ Топла продавница стакла на кампусу за производњу и блиско сарађујте са саветницима факултета на развоју нове и побољшане керамике за ваш пројекат виших теза.

Инжењерска керамика је доживела брз развој током последњих деценија, yielding a vast selection of highly versatile materials that can withstand an array of temperatures and environments. Their properties depend on both their composition, microstructure and use conditions – making each ceramic different depending on its exact composition, microstructure or use conditions.

Sintering processes that form ceramic components play a significant role in shaping their final physical characteristics. Grain growth plays a pivotal role, impacting on its final structure and mechanical performance; any irregular grain size distribution could alter dramatically both structures and mechanical properties of final ceramic products.

Boron carbide is an indispensable material for high-stress ceramic applications such as cutting tools, dies and rock drills, second only to diamond in terms of hardness. Борони карбид такође има одличну топлотну проводљивост и својства електричне изолације што га чини идеалним материјалом за електронске уређаје велике снаге и премазе отпорне на хабање за рударску и опрему за прераду минерала.

Бориде

Бор може значајно побољшати стабилност металних оксида на високим температурама. Надаље, овај материјал служи као ојачавајућа керамичка фаза у композитима металне матрице; конкретно керамика од бор карбида (БЦН), хафнијум-тантал карбидида (ХфТаЦ), или цирконијум за употребу као апликације за заштиту од хабања.

Керамика која садржи бор може бити крхка, ипак њихова већа отпорност на ломљење им омогућава да апсорбују већу енергију удара без ломљења. Надаље, ови материјали нуде одличну хемијску отпорност и перформансе на абразију што им омогућава да замене тврде метале у многим применама.

Због својих јонских или ковалентних својстава везивања, већина керамике не показује пластичну деформацију на собној температури и стога има мању дуктилност од метала. Ипак, керамика још увек може да покаже значајна пластична напрезања на вишим температурама где се механизми лома значајно разликују од метала.

Керамика на бази бора комбинује ниску специфичну тежину са јаком механичком чврстоћом како би била привлачна за употребу у многим различитим апликацијама. Њихова отпорност на хабање им омогућава да замене тврде метале у медијима који се транспортују великим брзинама, притиска или брзине кавитације; побољшање ефикасности и трајности опреме за рударство и прераду минерала, као и система за сакупљање прашине за екстракцију, млевење, системи за транспорт и сакупљање прашине. Надаље, ови материјали могу повећати поузданост у уљу & gas and chemical industries through structural rotating parts made with these ceramics.