Keraamilised materjalid, tüübid, kasutusalad, omadused



The keraamilised materjalid need koosnevad metallilisest või muust anorgaanilisest tahkest ainest, mis on kuumutatud. Selle alus on tavaliselt savi, kuid on olemas erinevaid koostisi.

Üldine savi on keraamiline pasta. Ka punane savi on keraamilise materjali tüüp, mille komponentide hulgas on alumiinium silikaadid. Need materjalid valmistatakse kristallilise ja / või klaaskeha faasi seguga.

Kui nad koosnevad ühest kristallist, on need monofaasilised. Nad on polükristallilised, kui neid moodustavad paljud kristallid.

Keraamiliste materjalide kristalliline struktuur sõltub ioonide elektrilise laengu väärtusest ja katioonide ja anioonide suhtelisest suurusest..

Mida suurem on kesksooni piiravate anioonide arv, seda stabiilsem on saadud tahke aine.

Keraamilisi materjale võib leida tiheda tahke aine, kiudainena, peene pulbri või kilena.

Sõna "keraamika" päritolu leidub kreeka keeles keramikos, kelle tähendus on "põlenud asi".

Töötlemine

Keraamiliste materjalide töötlemine sõltub saadava materjali tüübist. Keraamilise materjali tootmiseks on tavaliselt vaja järgmisi protsesse:

1 - Toorainete segamine ja jahvatamine

See on protsess, kus tooraine on ühendatud ja püütakse nende suurus ja jaotus ühtlustada.

2- Konformatsioon

Selles faasis antakse toorainega saavutatud massile vastavus. Sel viisil suureneb segu tihedus, parandades selle mehaanilisi omadusi.

3- Vormimine

See on protsess, millega luuakse mis tahes reaalse objekti esitus või pilt (kolmandas mõõtmes). Tavaliselt teostatakse üks neist protsessidest:

Pressitud

Tooraine pressitakse dieeti sisse. Kuivpressimist kasutatakse sageli tulekindlate toodete ja elektrooniliste keraamiliste komponentide valmistamiseks. See meetod võimaldab valmistada mitu tükki kiiresti.

Valamine bikarbiidis

See on tehnika, mis võimaldab toota sadu kordi sama vormi ilma vigade või deformatsioonita.

Ekstrusioon

See on protsess, mille käigus materjali surutakse või ekstraheeritakse läbi dieeti. Seda kasutatakse selge ja fikseeritud ristlõikega objektide loomiseks.

4- Kuivatamine

See on protsess, mis seisneb vee aurustumise kontrollimises ja kokkutõmbedes, mida ta toodab.

See on protsessi kriitiline etapp, kuna see sõltub selle vormi säilitamisest.

5- Cooking

Sellest etapist saad "käsna kook". Selles protsessis muudetakse savi keemilist koostist nii, et see on habras, kuid veele poorne.

Selles faasis peab soojus tõusma aeglaselt, kuni saavutatakse temperatuur 600 ° C. Pärast esimest etappi on kaunistused tehtud, kui nad soovivad seda teha.

Oluline on tagada, et tükid oleksid ahju sees eraldatud, et vältida deformatsioone.

Omadused

Kuigi nende materjalide omadused sõltuvad suurel määral nende koostisest, on neil üldiselt järgmised omadused:

  • Kristallstruktuur Siiski on olemas ka materjale, millel ei ole seda struktuuri või millel on see ainult teatavates sektorites.
  • Nende tihedus on ligikaudu 2 g / cm3.
  • See tegeleb elektri ja soojuse isoleerivate omadustega materjalidega.
  • Neil on väike laiendustegur.
  • Neil on kõrge sulamistemperatuur.
  • Need on tavaliselt veekindlad.
  • Me ei ole põlevad ega oksüdeeruvad.
  • Nad on kõvad, kuid samal ajal nõrgad ja valged.
  • Need on vastupidavad kokkusurumisele, kulumisele ja korrosioonile.
  • Neil on külmumine või võime taluda madalat temperatuuri ilma halvenemiseta.
  • Neil on keemiline stabiilsus.
  • Nad vajavad teatud poorsust.

Klassifikatsioon

1 - Punane keraamika

See on kõige rikkalikum savimaterjal. Sellel on punakas värvus, mis on tingitud rauaoksiidi olemasolust.

Kui keedetud, koosneb see aluminaadist ja silikaadist. See on kõige vähem töödeldud. Kui see puruneb, on tulemuseks punakas maa. See on gaaside, vedelike ja rasvade läbilaskvus.

Seda savi kasutatakse tavaliselt telliste ja põrandate jaoks. Selle küpsetamistemperatuur on vahemikus 700–1000 ° C, ja seda saab kaetud tinaoksiidiga, et saada stanniferous nõud. Itaalia ja inglise plaadid on valmistatud eri tüüpi savist.

2 - Valge keraamika

See on puhtam materjal, seetõttu pole neil laigud. Selle granulomeetria on kontrollitud ja tavaliselt välisküljega klaasitud, et suurendada selle läbitungimatust.

Seda kasutatakse sanitaartehnika ja lauanõude valmistamiseks. Selles grupis sisestage:

Portselan

See on materjal, mis on valmistatud kaoliinist, mis on väga puhtast savist, millele on lisatud maapähklit ja kvartsit või kildu..

Selle materjali keetmine toimub kahes faasis: esimeses faasis kuumutatakse seda 1000 või 1300 ° C juures; ja teises faasis võib olla 1800 ° C.

Portselanid võivad olla pehmed või kõvad. Pehme, esimeses faasis saavutab 1000 ° C.

Seejärel eemaldatakse see ahjust, et rakendada emaili. Ja siis läheb see tagasi teise faasi ahju, kus kasutatakse minimaalset temperatuuri 1250 ° C.

Kõva portsjoni puhul toimub teine ​​keetmisfaas kõrgemal temperatuuril: 1400 ° C või rohkem.

Ja kui see on kaunistatud, siis kaunistus on määratletud ja läheb ahju, kuid seekord 800 ° C juures.

See on tööstuses mitmekordselt kasutatav kaubandusliku kasutusega objektide (näiteks lauanõud) või spetsiifilisema kasutusega objektide (transformaatorite isolaatorite) väljatöötamiseks..

3 - Tulekindel

See on materjal, mis talub väga kõrgeid temperatuure (kuni 3000 ° C) ilma deformeerumiseta. Need on savid, millel on suur osa alumiiniumoksiidist, berülliumist, tooriumist ja tsirkooniumist.

Neid küpsetatakse 1300–1600 ° C vahel ning neid tuleb järk-järgult jahutada, et vältida vigu, pragusid või sisemisi pingeid.

Euroopa standard DIN 51060 / ISO / R 836 sätestab, et materjal on tulekindel, kui see pehmendab minimaalse temperatuuriga 1500 ° C.

Tellised on näide sellisest materjalist, mida kasutatakse ahjude ehitamiseks.

4- Prillid

Prillid on vedelad ained, mis on silikoonalusega, mis tahkestuvad jahutamisel erinevate vormidega.

Räni baasile lisatakse vastavalt valmistatava klaasi tüübile erinevaid voogusid. Need ained alandavad sulamistemperatuuri.

5- Tsemendid

See on materjal, mis koosneb lubjakivist ja jahvatatud kaltsiumist, mis muutub jäigaks, kui seda segatakse vedelikuga (eelistatult veega) ja lastakse seista. Märgades võib seda vormida soovitud kuju.

6- Abrasiivid

Need on väga kõvade osakestega mineraalid, mille komponentide hulgas on alumiiniumoksiid ja teemantpasta.

Spetsiaalsed keraamilised materjalid

Keraamilised materjalid on kõvad ja karmid, kuid ka nõrgad, seega on nad välja töötanud hübriid- või komposiitmaterjalid klaaskiud- või plastpolümeeriga..

Nende hübriidide arendamiseks võib kasutada keraamilisi materjale. Need on materjalid, mis koosnevad ränidioksiidist, alumiiniumoksiidist ja mõnedest metallidest, nagu koobalt, kroom ja raud.

Nende hübriidide väljatöötamisel kasutatakse kahte tehnikat:

Sünteesitud

See on meetod, milles metallpulbrid on tihendatud.

Frit

Selle meetodiga saavutatakse sulam metallpulbri kokkusurumisel koos keraamilise materjaliga elektriahjus.

Sellesse kategooriasse kuuluvad niinimetatud komposiitmaatriksi keraamika (CMC). Nende hulka võib kuuluda:

- Karbiidid

Nagu volfram, titaan, räni, kroom, boor või süsinikuga tugevdatud ränikarbiid.

- Nitriidid

Nagu räni, titaan, keraamiline oksüniitriid või sialon.

- Keraamilised oksiidid 

Nagu alumiiniumoksiid ja tsirkooniumoksiid.

- Elektrokeraamika

Need on elektrilised või magnetilised omadused keraamilised materjalid.

Keraamiliste materjalide neli põhikasutust

1 - Lennundustööstuses

Selles valdkonnas on vaja kõrgeid temperatuure ja mehaanilisi nõudeid omavaid kergeid komponente.

2 - biomeditsiinis

Selles valdkonnas on need kasulikud luude, hammaste, implantaatide jne valmistamiseks..

3 - elektroonikas

Kui neid materjale kasutatakse laservõimendite, kiudoptika, kondensaatorite, läätsede, isolaatorite valmistamiseks, muuhulgas.

4- Energiatööstuses

Keraamilised materjalid võivad tuua kaasa näiteks tuumkütuse komponendid.

7 kõige silmapaistvamat keraamilist materjali

1 - Alumiiniumoksiid (Al2O3)

Seda kasutatakse sulametalli sisaldamiseks.

2- Alumiiniumnitriid (AIN)

Seda kasutatakse integraallülituste materjalina ja AI203 asendajana.

3 - boorkarbiid (B4C)

Seda kasutatakse tuuma varjestuse valmistamiseks.

4- Ränikarbiid (SiC)

Seda kasutatakse metallide katmiseks selle oksüdatsioonikindluse eest.

5- Räninitriid (Si3N4)

Neid kasutatakse mootorsõidukite ja gaasiturbiinide komponentide tootmisel.

6- titaanboriid (TiB2)

Samuti osaleb see armorite valmistamisel.

7- Uraan (UO2)

Teenib tuumareaktorite kütust.

Viited

  1. Alarcón, Javier (s / f). Keraamiliste materjalide keemia. Taastatud: uv.es
  2. Q., Felipe (2010). Keraamika omadused. Välja otsitud andmebaasist: constructorcivil.org
  3. Lázaro, Jack (2014). Keraamika struktuur ja omadused. Välja otsitud: prezi.com
  4. Mussi, Susan (s / f). Cooking Välja otsitud andmebaasist: ceramicdictionary.com
  5. ARQHYS Magazine (2012). Keraamika omadused. Välja otsitud andmebaasist: arqhys.com
  6. Riiklik tehnikaülikool (2010). Keraamiliste materjalide klassifitseerimine. Välja otsitud andmebaasist: cienciamateriales.argentina-foro.com
  7. Riiklik tehnoloogiaülikool (s / f). Keraamilised materjalid Välja otsitud andmebaasist: frm.utn.edu.ar
  8. Wikipedia (s / f). Keraamiline materjal Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org