工程陶瓷 – 先进工业解决方案的关键

工程陶瓷很硬, 设计用于承受极端温度的非金属材料, 从航天飞机上使用的瓷砖到牙冠. 工程陶瓷具有从航空航天到牙科的多种应用.

由纯氧化物组成的先进技术陶瓷, 碳化物和氮化物，例如氧化铝 (三氧化二铝), 碳化硅, 碳化硅和氧化锆, 如果没有陶瓷工程专业人员的特殊知识和设备，它们很难加工.

氧化铝

氧化铝 (氧化铝, 三氧化二铝) 是最常用的工程陶瓷之一. 它的适应性很强, 难的, 和绝缘特性使其适合恶劣的工作条件，这会压倒更复杂的陶瓷, 您经常会在白色陶瓷产品或高科技部件（如炉衬或坩埚）中发现它.

使用氧化铝陶瓷时, 它们的整体微观结构由所使用的原材料决定, 采用的制造工艺和成型技术. 这最终会影响其耐用性和尺寸精度.

一旦获得所需的形状和尺寸, 可以通过烧结使氧化铝致密化. 这涉及将用胶水粘合在一起的粗糙物体放入窑中，在窑中原子和分子扩散会减少孔隙率, 生产强度和断裂韧性更高的致密产品.

工程师经常根据应用将其他成分加入到氧化铝基陶瓷中. 常见的添加剂包括:

硅

氮化硅陶瓷具有低热膨胀性和抗热冲击性, 具有优异的电绝缘性能和零腐蚀和氧化问题. 由于这些属性, 氮化硅陶瓷是一种优良的工业材料; 特别是它们承受高温的能力使其适用于燃烧喷嘴和火焰, 烟气脱硫装置中的喷射管和耐火管, 用于金属加工的陶瓷轴承/模具以及接触部件，必须承受在高速/压力环境下流动的硬磨料颗粒的持续摩擦 – 优质材料使用的所有标志!

工程陶瓷’ 独特的性能导致发明了许多用于国防的创新新产品, 航天, 汽车和机械工业 – 将全球陶瓷市场打造成 $60 亿商!

陶瓷材料的性能由其化学和微观结构决定. Their performance can be altered through varying processing techniques or adding elements to its basic ceramic structure, with its properties modified through using different processing techniques or adding elements to its basic ceramic structure. Nano scale ceramic particles also affect bulk behavior in terms of chemical composition and reactivity as well as mechanical properties like fracture toughness – according to Faber-Evans model predicted that ceramic toughening increases with crack deflection or bowing of second phase particles within their matrix and distribution of particle morphology, aspect ratio or interparticle spacing – giving rise to their toughening properties that contributes greatly towards crack deflection or bowing, 通过颗粒形态/长宽比/颗粒间间距因子的分布进一步增强裂纹偏转/弯曲. 通过使用各种加工技术，将元素添加到其基本陶瓷成分/结构/编译中，还可以提高增韧度.

硼

作为一名陶瓷工程专业的学生, 您将获得使用各种材料和工艺的实践经验. 从第二年开始, 您将参加四门核心实验室课程, 参与创新的本科研究项目, 访问地雷’ 校内玻璃热车间用于生产运行，并与教师顾问密切合作，为您的高级论文项目开发新的和改进的陶瓷.

工程陶瓷近几十年来发展迅速, 产生多种高度通用的材料，可以承受各种温度和环境. 它们的特性取决于它们的成分, 显微组织及使用条件 – 根据其具体成分，使每种陶瓷有所不同, 微观结构或使用条件.

形成陶瓷部件的烧结过程在塑造其最终物理特性方面发挥着重要作用. 谷物生长起着关键作用, 影响其最终结构和机械性能; 任何不规则的晶粒尺寸分布都可能显着改变最终陶瓷产品的结构和机械性能.

碳化硼是切削工具等高应力陶瓷应用中不可或缺的材料, 模具和凿岩机, 硬度仅次于金刚石. Boroni 碳化物还具有优异的导热性和电绝缘性能，这使其成为高功率电子设备以及采矿和选矿设备耐磨涂层的理想材料.

硼化物

硼能显着增强金属氧化物的高温稳定性. 此外, 该材料用作金属基复合材料中的增强陶瓷相; 特别是由碳化硼制成的陶瓷 (巴塞罗那), 碳化铪钽 (铪钽碳), 或氧化锆用作磨损保护应用.

含硼陶瓷可能易碎, 但其较高的断裂韧性使它们能够吸收更大的冲击能量而不断裂. 此外, 这些材料具有出色的耐化学性和耐磨性能，可在许多应用中替代硬金属.

由于它们的离子或共价键合特性, 大多数陶瓷在室温下不会表现出塑性变形，因此延展性低于金属. 尽管如此, 陶瓷在较高温度下仍然可以表现出显着的塑性应变，其断裂机制与金属显着不同.

硼基陶瓷结合了低比重和强大的机械强度，使其在许多不同的应用中具有吸引力. 它们的耐磨性使其能够替代高速传输介质中的硬金属, 压力或空化率; 提高采矿和选矿设备的效率和耐用性以及提取的除尘系统, 磨削, 输送和除尘系统. 此外, 这些材料可以提高石油中的可靠性 & 通过用这些陶瓷制成的结构旋转部件应用于天然气和化学工业.