Керамични материали: Свойства, Видове, Употреби, Характеристики

Керамичните материали са съставени от неорганични твърди вещества, метални или други, които са били подложени на топлина. Основата му обикновено е глина, но има различни видове с различни композиции.

Общата глина е керамична паста. Също така червената глина е вид керамичен материал, който има своите алуминиеви силикати. Тези материали се образуват от смес от кристални и / или стъкловидни фази.

Ако те са съставени от един кристал, те са монофазни. Те са поликристални, когато са много кристали.

Кристалната структура на керамичните материали зависи от стойността на електрическия заряд на йоните и от относителния размер на катионите и анионите.

Колкото по-голям е броят на анионите, граничещи с централния катион, толкова по-стабилно ще бъде полученото твърдо вещество.

Керамичните материали могат да бъдат под формата на плътно твърдо вещество, фибри, фин прах или филм.

Произходът на думата керамика се намира в гръцката дума keramikos, чието значение е "нещо изгорено".

преследване

Обработката на керамични материали зависи от вида на материала, който се очаква да бъде получен. Въпреки това, производството на керамичен материал обикновено изисква следните процеси:

1- Смесване и смилане на суровини

Това е процесът, в който суровините са обединени и се прави опит за хомогенизиране на техния размер и разпределение.

2 - Конформация

В тази фаза се дава форма и консистенция на масата, която се постига със суровините. По този начин се увеличава плътността на сместа, подобрявайки нейните механични свойства.

3- Леене

Това е процесът, чрез който се създава представяне или изображение (в трето измерение) на всеки реален обект. За да се формова обикновено се извършва един от тези процеси:

натискане

Суровината се притиска вътре в матрицата. Сухото пресоване често се използва за производството на огнеупорни продукти и електронни керамични компоненти. Тази техника позволява бързото производство на няколко парчета.

Формоване в барбонит

Това е техника, която ви позволява да произвеждате една и съща форма стотици пъти без грешки или деформации.

пресоване

Това е процес, при който материалът се избутва или извлича през матрица. Използва се за генериране на обекти с ясно и фиксирано напречно сечение.

4- Сушене

Това е процес, който се състои в контролиране на изпаряването на водата и контракциите, които тя произвежда на парче.

Това е критична фаза на процеса, защото зависи от запазването на формата.

5- Готвене

От тази фаза получавате "тортата". В този процес химичният състав на глината се променя, така че да е крехък, но порест във водата.

В тази фаза топлината трябва да се повишава бавно, докато се достигне температура от 600 ° C. След тази първа фаза се прави декорацията, когато желаят да бъдат направени.

Важно е да се гарантира, че парчетата са отделени във фурната, за да се избегнат деформации.

свойства

Въпреки че свойствата на тези материали зависят до голяма степен от техния състав, те като цяло имат следните свойства:

• Кристална структура Съществуват и материали, които нямат такава структура или имат само в определени сектори.
• Те имат приблизителна плътност от 2 g / cm3.
• Това са материали с топлоизолационни свойства.
• Те имат нисък коефициент на разширение.
• Те имат висока точка на топене.
• Обикновено са водоустойчиви.
• Те не са запалими или окисляеми.
• Те са твърди, но крехки и светли едновременно.
• Те са устойчиви на натиск, износване и корозия.
• Те имат замръзване или способност да издържат на ниски температури без влошаване.
• Те имат химическа стабилност.
• Те изискват определена порьозност.

класификация

1 - Червена керамика

Това е най-разпространеният вид глина. Той има червеникав цвят, който се дължи на наличието на железен оксид.

При готвене той е съставен от алуминат и силикат. Тя е най-малко обработена от всички. Ако се счупи, резултатът е червеникава земя. Той е пропусклив за газове, течности и мазнини.

Тази глина обикновено се използва за тухли и подове. Температурата му на готвене варира от 700 до 1000 ° C и може да бъде покрита с калаен оксид, за да се получи стоманен съд. Италианските и английските плочки са направени с различни видове глина.

2 - Бяла керамика

Това е по-чист материал, затова нямат петна. Нейната гранулометрия е по-контролирана и обикновено е остъклена по външната си повърхност, за да подобри нейната непропускливост.

Използва се в производството на санитарен фаянс и прибори за хранене. В тази група въведете:

Порцеланът

Това е материал, който е направен от каолин, вид много чиста глина, към която се добавят фелдшпат и кварц или кремък.

Готвенето на този материал се извършва в две фази: в първата фаза се приготвя при 1000 или 1300 ° C; и във втората фаза може да достигне 1800 ° С.

Порцеланите могат да бъдат меки или твърди. В случай на мека, в първата фаза на готвене достига 1000 ° C.

След това се изважда от пещта, за да се нанесе емайл. След това се връща в пещта за втората фаза, в която се прилага минимална температура от 1250 ° C.

В случай на твърди порцелани втората фаза на готвене се извършва при по-висока температура: 1400 ° С или повече.

И в случай, че ще декорира, декорацията се дефинира и отива във фурната, но този път при 800 ° C приблизително.

Той има многобройни приложения в индустрията за разработване на обекти за търговска употреба (например посуда), или за обекти с по-специализирана употреба (като изолатори в трансформаторите).

3 - Огнеупорни

Това е материал, който може да издържа на много високи температури (до 3000 ° C) без деформиране. Това са глини, които имат големи пропорции на алуминиев оксид, берилий, торий и цирконий.

Те се приготвят между 1300 и 1600 ° C и трябва да се охлаждат прогресивно, за да се избегнат повреди, пукнатини или вътрешни напрежения.

Европейският стандарт DIN 51060 / ISO / R 836 гласи, че материалът е огнеупорен, ако се смекчи с минимална температура от 1500 ° C.

Тухли са пример за този вид материал, когато се използват за изграждане на фурни.

4- очила

Очилата са течни вещества на основата на силиций, които при охлаждане се втвърдяват с различни форми.

Към силициевата основа се добавят различни потоци, в зависимост от вида на стъклото, което ще се произвежда. Тези вещества намаляват точката на топене.

5- Цименти

Това е материал, съставен от варовик и калций, който става твърд, след като се смеси с течност (за предпочитане вода) и се остави да престои. Докато е мокра, тя може да бъде формована до желаната форма.

6- Абразиви

Те са минерали с изключително твърди частици, които съдържат алуминиев оксид и диамантена паста.

Специални керамични материали

Керамичните материали са твърди и здрави, но също така са крехки, така че хибридните или композитните материали са разработени с полимерна матрица от фибростъкло или пластмаса.

За разработването на тези хибриди могат да се използват керамични материали. Това са материали, съставени от силициев диоксид, алуминиев оксид и някои метали като кобалт, хром и желязо.

При разработването на тези хибриди се използват две техники:

Синтезираният

Това е техниката, в която металните прахове се уплътняват.

Фритата

При тази техника сплавта се постига чрез компресиране на металния прах заедно с керамичния материал в електрическа пещ.

В тази категория идва така наречената композитна матрична керамика (CMC). Сред тях могат да бъдат изброени:

- Карбиди

Като волфрам, титан, силиций, хром, бор или подсилен с въглерод силициев карбид.

- Нитриди

Подобно на силиций, титан, керамичен оксинитрид или сиалон.

- Керамични оксиди

Подобно на алуминий и цирконий.

- Електрокерамика

Те са керамични материали с електрически или магнитни свойства.

Четирите основни приложения на керамичните материали

1 - В космическата индустрия

В тази област са необходими леки компоненти с устойчивост на високи температури и механични изисквания.

2 - В биомедицината

В тази област те са полезни за приготвяне на кости, зъби, импланти и др.

3 - В електрониката

Когато тези материали се използват за производството на лазерни усилватели, оптични влакна, кондензатори, лещи, изолатори, между другото.

4- В енергийната индустрия

Това е мястото, където керамичните материали могат да доведат до компоненти за ядрено гориво, например.

7-те най-забележителни керамични материала

1- Алуминиев оксид (Al2O3)

Използва се, за да съдържа разтопен метал.

2 - Алуминиев нитрид (AIN)

Използва се като материал за интегрални схеми и като заместител на AI203.

3- Борен карбид (B4C)

Използва се за производство на ядрена защита.

4- Силициев карбид (SiC)

Използва се за покриване на металите, за устойчивостта им към окисление.

5- Силициев нитрид (Si3N4)

Те се използват при производството на компонентите на автомобилните двигатели и газовите турбини.

6 - титанов борид (TiB2)

Той също така участва в производството на броня.

7- Urania (UO2)

Той служи като гориво за ядрени реактори.