Ceramika Inżynierska



Pobieranie 13.63 Kb.
Data02.05.2016
Rozmiar13.63 Kb.

Materiały ceramiczne – wykład 2

Ceramika Inżynierska


Ceramiczne materiały konstrukcyjne są stosowane na części, które powinny charakteryzować się dobrą odpornością na ścieranie i dobrymi własnościami mechanicznymi oraz odpornością na korozję w wysokich temperaturach. Z tych materiałów wytwarza się części silników spalinowych, odrzutowych oraz turbinowych. Duża grupa nowoczesnych materiałów ceramicznych znajduje niekonwencjonalne zastosowanie ze względu na ich funkcjonalność, gdzie wykorzystuje się ich dużą odporność korozyjność i optyczne, jak też ich zdolność do katalizy, reakcji chemicznych, do spełnienia roli sensorów wykrywających gazy trujące i do zastępowania zużytych części organizmu ludzkiego. AlN (azotek aluminium) – jest dobrym izolatorem elektrycznym a jednocześnie dobrym przewodnikiem ciepła. Jego przewodnictwo ciepła jest dziesięciokrotnie większe od przewodności Al2O3. z tego względu, że jego współczynnik rozszerzalności cieplnej niewiele różni się od współczynnika rozszerzalności krzemu, co raz częściej, z dobrym skutkiem, zastępuje Al2O3 jako materiał podłoża obwodów scalonych. Wykonana z AlN podłoże minimalizuje tworzenie się pęknięć, zapewnia dobrą izolację elektryczną a ponadto dzięki dużej przewodności cieplnej szybko odprowadza wytworzone ciepło przez obwód elektryczny ciepło.B4C (węglik boru) – bardzo twardy i niezwykle lekki. Jest stosowany na elementy o bardzo dużej odporności na ścieranie. Jego wadą są złe własności mechaniczne w wysokich temperaturach. SiC (karborund) – charakteryzuje się bardzo dużą odpornością na utlenianie w temperaturach do 1500C. Większość węglików łatwo się utlenia, dlatego ich stosowanie w wysokich temperaturach jest możliwe jedynie w atmosferach redukcyjnych. Węglik krzemu jest jednak wyjątkiem. W atmosferze utleniającej, w wysokich temperaturach, na powierzchni elementu z SiC tworzy się cienka warstwa SiO2, chroniąca element przed dalszy utlenianiem, aż do temperatury około 1500C.

Węglik krzemu jest powszechnie znanym i od wielu dziesięcioleci stosowanym materiałem przemysłowym. Jest on stosowany do produkcji elementów grzewczych pieców, jako materiał ścierny oraz do wytwarzania pokryć ma metalach, kompozytach i innych ceramikach w celu ich ochrony przed utlenianiem w wysokich temperaturach. W postaci włókiem lub cząstek równoosiowych jest stosowany do wzmocnienia kompozytów.



Si3N4 (azotek krzemu) – posiada zbliżone własności do SiC, jego odporność na utlenianie i wytrzymałość mechaniczną w wysokich temperaturach są jednak nie co mniejsze. Azotek i węgliki krzemu są głównymi tworzywami wśród materiałów ceramicznych przewidywanych do produkcji silników samochodowych, odrzutowych, turbinowych, umożliwiających w wyższe temperatury pracy, większą sprawność i mniejszą masę niż części obecnie wytwarzane z metali. Sialon – powstaje wówczas, gdy Si i N w Si3N4 są częściowo zastąpione przez Al. i O. Wzór Sialonu: Si6-zAl2O2N8-z gdzie 0  z  6. jeżeli z = 3 to wzór Sialonu ma postać: Si3Al3O2N5.

Zwykle stosowane tworzywo sialowe składa się z kryształów sialonu w osnowie szklistej, której głównym składnikiem jest Y2O3. materiał ten jest względnie lekki, o małym współczynniku rozszerzalności cieplnej, dobrej odporności na korozję i dużej wytrzymałości mechanicznej. Jest on również materiałem przewidzianym na części silnika samochodowego pracujące w wysokiej temperaturze.TiB2 – borek tytanu – dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło a ponadto ma dużą odporność na pękanie. Jest stosowany podobnie jak B4C, SiC i Al2O3 w produkcji uzbrojenia. UO2 – tlenek uranu – jest powszechnie stosowanym paliwem w reaktorach jądrowych. Charakteryzuje się wyjątkową stabilnością wymiarową, gdyż ze względu na strukturę krystaliczną łatwo akomoduje produkty procesu rozszczepienia. Na ogół jakość omawianych materiałów rośnie wraz ze zmniejszaniem się w nich zawartości zanieczyszczeń. W niektórych przypadkach ze względu na stawiane wymagania, zawartość zanieczyszczeń nie może przekroczyć 0,1%. Ponieważ oczyszczanie i następne procesy formowania tych materiałów są kosztowne, więc jest uzasadniona duża różnica ceny tych materiałów w porównaniu z ceną tradycyjnych wyrobów krzemianowych produkowanych z lokalnych i zwykle zanieczyszczonych minerałów.



. Al2O3 (korund) – jest stosowany na elementy, które powinny charakteryzować się dużą wytrzymałością mechaniczną w wysokich temperaturach. Klasyczne zastosowanie to izolatory w świecach zapłonowych silników spalinowych. Jest również stosowany na podłoża izolacyjne obwodów scalonych oraz w dentystyce, medycynie do odnowy zębów, wypełniania ubytków kości oraz do wykonywania ortopedycznych wszczepów (implantów).

/


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna