工程陶瓷 – 高級工業解決方案的關鍵

工程陶瓷很硬, 旨在承受極端溫度的非金屬材料, 從航天飛機上使用的瓷磚到牙冠. 工程陶瓷具有從航空航天到牙科的多種應用.

由純氧化物組成的先進技術陶瓷, 碳化物和氮化物，例如氧化鋁 (三氧化二鋁), 碳化矽, 碳化矽和氧化鋯, 如果沒有陶瓷工程專業人員的特殊知識和設備，它們很難加工.

氧化鋁

氧化鋁 (氧化鋁, 三氧化二鋁) 是最常用的工程陶瓷之一. 它的適應性很強, 難的, 和絕緣特性使其適合惡劣的工作條件，這會壓倒更複雜的陶瓷, 您經常會在白色陶瓷產品或高科技部件（如爐襯或坩堝）中發現它.

使用氧化鋁陶瓷時, 它們的整體微觀結構由所使用的原材料決定, 採用的製造工藝和成型技術. 這最終會影響其耐用性和尺寸精度.

一旦獲得所需的形狀和尺寸, 可以通過燒結使氧化鋁緻密化. 這涉及將用膠水粘合在一起的粗糙物體放入窯中，在窯中原子和分子擴散會減少孔隙率, 生產強度和斷裂韌性更高的緻密產品.

工程師經常根據應用將其他成分加入到氧化鋁基陶瓷中. 常見的添加劑包括:

矽

氮化矽陶瓷具有低熱膨脹性和抗熱衝擊性, 具有優異的電絕緣性能和零腐蝕和氧化問題. 由於這些屬性, 氮化矽陶瓷是一種優良的工業材料; 特別是它們承受高溫的能力使其適用於燃燒噴嘴和火焰, 煙氣脫硫裝置中的噴射管和耐火管, 用於金屬加工的陶瓷軸承/模具以及接觸部件，必須承受在高速/壓力環境下流動的硬磨料顆粒的持續摩擦 – 優質材料使用的所有標誌!

工程陶瓷’ 獨特的性能導致發明了許多用於國防的創新新產品, 航天, 汽車和機械工業 – 將全球陶瓷市場打造成 $60 億商!

陶瓷材料的性能由其化學和微觀結構決定. 它們的性能可以透過改變加工技術或在其基本陶瓷結構中添加元素來改變, 透過使用不同的加工技術或在其基本陶瓷結構中添加元素來改變其性能. 奈米級陶瓷顆粒也會影響化學成分和反應性以及斷裂韌性等機械性能方面的整體行為 – 根據 Faber-Evans 模型預測，陶瓷增韌隨著基體內第二相顆粒的裂紋偏轉或彎曲以及顆粒形態的分佈而增加, 縱橫比或顆粒間距 – 提高其增韌性能，大大促進裂紋偏轉或彎曲, 透過顆粒形態/長寬比/顆粒間距因子的分佈進一步增強裂紋偏轉/彎曲. 透過使用各種加工技術，將元素添加到其基本陶瓷成分/結構/編譯中，還可以提高增韌度.

硼

作為一名陶瓷工程專業的學生, 您將獲得使用各種材料和工藝的實務經驗. 從第二年開始, 您將參加四門核心實驗室課程, 參與創新的本科研究項目, 訪問地雷’ 校內玻璃熱車間用於生產運行，並與教師顧問密切合作，為您的高級論文專案開發新的和改進的陶瓷.

工程陶瓷近幾十年來發展迅速, 產生多種高度通用的材料，可以承受各種溫度和環境. 它們的特性取決於它們的成分, 顯微組織及使用條件 – 根據其具體成分，使每種陶瓷有所不同, 微觀結構或使用條件.

形成陶瓷部件的燒結過程在塑造其最終物理特性方面發揮著重要作用. 穀物生長起著關鍵作用, 影響其最終結構和機械性能; 任何不規則的晶粒尺寸分佈都可能顯著改變最終陶瓷產品的結構和機械性能.

碳化硼是切削工具等高應力陶瓷應用中不可或缺的材料, 模具和鑿岩機, 硬度僅次於金剛石. Boroni 碳化物還具有優異的導熱性和電絕緣性能，這使其成為高功率電子設備以及採礦和選礦設備耐磨塗層的理想材料.

硼化物

硼能顯著增強金屬氧化物的高溫穩定性. 此外, 該材料用作金屬基複合材料中的增強陶瓷相; 特別是由碳化硼製成的陶瓷 (巴塞羅那), 碳化鉿鉭 (鉿鉭碳), 或氧化鋯用作磨損保護應用.

含硼陶瓷可能易碎, 但其較高的斷裂韌性使它們能夠吸收更大的衝擊能量而不會斷裂. 此外, 這些材料具有出色的耐化學性和耐磨性能，可在許多應用中替代硬金屬.

由於它們的離子或共價鍵合特性, 大多數陶瓷在室溫下不會表現出塑性變形，因此延展性低於金屬. 儘管如此, 陶瓷在較高溫度下仍然可以表現出顯著的塑性應變，其斷裂機制與金屬顯著不同.

硼基陶瓷結合了低比重和強大的機械強度，使其在許多不同的應用中具有吸引力. 它們的耐磨性使其能夠替代高速傳輸介質中的硬金屬, 壓力或空化率; 提高采礦和選礦設備的效率和耐用性以及提取的除塵系統, 磨削, 輸送和除塵系統. 此外, 這些材料可以提高石油中的可靠性 & 通過用這些陶瓷製成的結構旋轉部件應用於天然氣和化學工業.