Știința materialelor ceramice
Termenul „ceramică” se referă la o varietate de materiale nemetalice, anorganice. Ceramica utilizată în industrie se numește ceramică de înaltă performanță sau ceramică tehnică. Datorită proceselor de fabricație speciale și avansate, ceramica de înaltă performanță este utilizată în multe sectoare ale construcției de mașini. Avantajele materialului și posibilele sale domenii de utilizare sunt prezentate în continuare.
Informații suplimentare despre ceramică
- Rezistență la coroziune
- Rezistență extremă
- Rezistență la temperaturi ridicate
- Rezistență ridicată la uzură
- Forme diferite
Definiția ceramicii de înaltă performanță
Ceramica este un compus de elemente metalice și nemetalice. Cuvântul „keramos” provine din greacă și înseamnă „lut pentru oale”. Ceramica se referă atât la material, cât și la produsul realizat din acesta.
Ceramica de înaltă performanță, cunoscută și sub denumirea de ceramică tehnică, diferă de ceramica convențională prin prelucrarea sa cu precizie. Secretul constă în structura microcristalină. O anumită granulație care trebuie să se încadreze într-un interval de toleranță definit datorită purității și granulației sale este decisivă pentru proprietățile pozitive.
O pulbere ceramică produsă sintetic are aceste cerințe ridicate de puritate chimică și omogenitate, pe care materiile prime naturale nu le pot oferi. Varietatea rezultată de ceramică de înaltă performanță este utilizată în industria constructoare de mașini.
Proprietăți ceramice
- Rezistență la coroziune
- Rezistență chimică
- Fără conductivitate termică
- Fără proprietăți magnetice
- Conductivitate electrică scăzută (modificabilă)
- Deformabilitate ductilă
- Rezistență extremă și stabilitate dimensională
- Rezistență ridicată la uzură
- Rezistență la temperaturi ridicate
Rezistență la uzură și duritate ridicate
Comparativ cu alte grupe de materiale, ceramica este extrem de dură. Cu toate acestea, există diferențe în funcție de structură și de tipul de material. Testul de duritate este efectuat în conformitate cu Vickers (HV). Spre deosebire de materialele metalice, materialele ceramice nu suferă deformări plastice la temperatura camerei. Totuși, prin intermediul corpului de probă se produce o deformare măsurabilă, care însă este însoțită de o fisurare puternică radială și laterală.
Ceramica Si3N4 pe care o folosim are o duritate Vickers de până la 1700 HV 10. Spre comparație, oțelul obișnuit pentru rulmenți 100Cr6 are aproximativ 700 HV 10.
Rezistență la temperaturi ridicate
- Deoarece ceramica își păstrează rezistența și rigiditatea chiar și la temperaturi ridicate, este posibilă utilizarea la temperaturi ridicate.
- Conductivitatea termică a unui material depinde de porozitatea și granulația acestuia. Interstițiile mici și faptul că aerul este un slab conducător de căldură determină proprietatea favorabilă de conductivitate termică scăzută pentru ceramică.
- Temperatura maximă de utilizare depinde de procesul de fabricație.
Prezentare generală a ceramicii de înaltă performanță
| Prezentare generală | Exemplu de produs |
|---|---|
| CERAZUR | |
| Z141 | |
| Si3N4 |
Domenii de utilizare pentru ceramica de înaltă performanță
În multe domenii în care metalele și materialele plastice cauzează probleme în proces, se utilizează ceramică de înaltă performanță. Avantajele și proprietățile pozitive ale materialului creează în mod constant noi domenii de utilizare și o piață de vânzări în creștere.
Industria chimică, alimentară și farmaceutică
Cerințele speciale din această industrie necesită utilizarea de materiale speciale, cum ar fi ceramica de înaltă performanță. Anumite proprietăți, precum rezistența la acizi și la baze, precum și la substanțe abrazive, permit utilizarea ceramicii în numeroase filtre, căptușeli, materiale de umplutură, armături și supape. Rezistența ridicată la coroziune și reacțiile reduse cu alte substanțe exclud reacțiile chimice nedorite cu piesa de prelucrat. Acest lucru previne deteriorarea produsului final. În special în industria alimentară, anumite ceramici îndeplinesc standardele de igienă. Un exemplu de produs este bulonul de susținere din ceramică
Industria electronică
Datorită cerințelor speciale în producție, industria electronică necesită, de asemenea, materiale speciale. Componentele sensibile și complexe care urmează să fie prelucrate, precum și vitezele mari de ciclu sunt cerințe care impun inserția ceramicii.
Plasticul care este folosit adesea nu are nici pe departe rezistența la uzură a ceramicii. O altă cerință în industria electronică este neutralitatea electrică și electromagnetică a materialelor utilizate. Pentru utilizarea în aplicații de înaltă frecvență, joasă frecvență și inducție, poate fi inserată aici și una dintre numeroasele ceramici de înaltă performanță.
Industria auto
Utilizarea la capacitate ridicată a automatizării și evitarea timpilor morți sunt caracteristici ale liniilor de producție actuale din industria auto. Provocarea tehnică care trebuie depășită aici este maximizarea duratei de viață sau a duratei de viață. Proprietățile pozitive ale ceramicii de înaltă performanță, cum ar fi rezistența extremă, rezistența ridicată la abraziune, la coroziune și la temperatură, sporesc fiabilitatea și calitatea proceselor. Uzura redusă crește durata de viață și reduce intervalele dintre schimburile de componente.
Știfturile de fixare ceramice sunt utilizate aici ca exemplu. În cazul dispozitivelor cu intervale de schimbare și rate de ciclu foarte mari, știfturile de fixare compensează uzura foarte mare. Durata de viață poate fi astfel mult mai mare.