Vlastnosti keramických materiálů, typy, použití, charakteristika

keramické materiály jsou složeny z anorganických pevných látek, kovových nebo jiných, které byly vystaveny teplu. Jeho základ je obvykle hlinka, ale existují různé typy s různým složením.

Společný jíl je keramická pasta. Také červený jíl je typ keramického materiálu, který má mezi jeho složkami křemičitany hlinité. Tyto materiály jsou tvořeny směsí krystalické a / nebo sklovité fáze.

Pokud jsou tvořeny jedním krystalem, jsou jednofázové. Jsou polykrystalické, když jsou tvořeny mnoha krystaly.

Krystalická struktura keramických materiálů závisí na hodnotě elektrického náboje iontů a relativní velikosti kationtů a aniontů..

Čím větší je počet anionů ohraničujících centrální kation, tím stabilnější bude výsledná pevná látka.

Keramické materiály lze nalézt ve formě husté pevné látky, vlákna, jemného prášku nebo filmu.

Původ slova keramika se nachází v řeckém slově keramikos, jehož význam je "věc spálená".

Zpracování

Zpracování keramických materiálů závisí na typu materiálu, který má být získán. Výroba keramického materiálu však obvykle vyžaduje následující postupy:

1. Míchání a mletí surovin

Je to proces, ve kterém jsou suroviny sjednoceny a pokus o homogenizaci jejich velikosti a distribuce.

2- Konformace

V této fázi tvar a konzistence je dána hmotnosti, která je dosažena se surovinami. Tímto způsobem se zvyšuje hustota směsi, což zlepšuje její mechanické vlastnosti.

3 - Tvarování

Je to proces, při kterém se vytváří reprezentace nebo obraz (ve třetí dimenzi) jakéhokoliv reálného objektu. K formování běžně se provádí jeden z těchto procesů:

Stiskněte

Surovina se vtlačí do formy. Suché lisování se často používá k výrobě žárovzdorných výrobků a elektronických keramických komponent. Tato technika umožňuje rychle vyrobit několik kusů.

Tvarování v barbonitu

Je to technika, která umožňuje vytvářet stokrát stejnou formu bez chyb nebo deformací.

Vytlačování

Jedná se o proces, při kterém je materiál tlačen nebo extrahován přes matrici. Používá se k vytváření objektů s jasným a pevným průřezem.

4- Sušení

Je to proces, který spočívá v řízení odpařování vody a kontrakcích, které produkuje v dílu.

Je to kritická fáze procesu, protože záleží na dílu, který si zachovává svou formu.

5- Vaření

Od této fáze dostanete "piškotový dort". V tomto procesu se mění chemické složení jílu tak, že je křehké, ale porézní vůči vodě.

V této fázi musí teplo stoupat pomalu až do dosažení teploty 600 ° C. Po této první etapě se dělají dekorace, kdy chtějí.

Je důležité zajistit, aby byly kusy v troubě odděleny, aby se zabránilo deformacím.

Vlastnosti

Ačkoli vlastnosti těchto materiálů do značné míry závisí na jejich složení, obecně mají tyto vlastnosti: \ t

• Krystalická struktura Existují však i materiály, které tuto strukturu nemají nebo mají pouze v určitých odvětvích.
• Mají přibližnou hustotu 2 g / cm3.
• Zabývá se materiály s izolačními vlastnostmi elektřiny a tepla.
• Mají nízký koeficient expanze.
• Mají vysokou teplotu tání.
• Obvykle jsou vodotěsné.
• Nejsme hořlavé ani oxidovatelné.
• Jsou tvrdé, ale zároveň křehké a lehké.
• Jsou odolné vůči kompresi, opotřebení a korozi.
• Mají omrzliny nebo schopnost odolávat nízkým teplotám bez poškození.
• Mají chemickou stabilitu.
• Vyžadují určitou pórovitost.

Klasifikace

1 - Červená keramika

Je to nejhojnější druh jílu. Má červenou barvu, která je způsobena přítomností oxidu železitého.

Při vaření se skládá z hlinitanu a křemičitanu. Je to nejméně zpracované ze všech. Pokud se zlomí, výsledkem je načervenalá země. Je propustný pro plyny, kapaliny a tuky.

Tato hlinka se běžně používá pro cihly a podlahy. Jeho teplota vaření se pohybuje v rozmezí od 700 ° C do 1000 ° C a může být pokryta oxidem cínu, aby se získal kamenný nádobí. Italské a anglické dlaždice jsou vyrobeny z různých druhů hlíny.

2- Bílá keramika

Je to čistší materiál, proto nemají skvrny. Jeho granulometrie je více kontrolována a obvykle zasklená na své vnější straně, aby se zvýšila její nepropustnost.

Používá se při výrobě sanitární keramiky a nádobí. V této skupině zadejte:

Porcelán

Je to materiál, který je vyroben z kaolinu, což je typ velmi čisté hlíny, do které se přidává živec a křemen nebo pazourek..

Tento materiál se vaří ve dvou fázích: v první fázi se vaří při 1000 nebo 1300 ° C; a ve druhé fázi může dosáhnout 1800 ° C.

Porcelán může být měkký nebo tvrdý. V případě měkké, v první fázi vaření dosáhne 1000 ° C.

Poté se vyjme z trouby a nanese se smalt. A pak se vrátí do trouby pro druhou fázi, kde se použije minimální teplota 1250 ° C.

V případě tvrdých porcelánů se druhá fáze vaření provádí při vyšší teplotě: 1400 ° C nebo vyšší.

A v případě, že se bude zdobit, dekorace je definována a jde do trouby, ale tentokrát při 800 ° C.

Má mnohočetné využití v průmyslu pro zpracování předmětů komerčního použití (například nádobí), nebo pro předměty specializovanějšího použití (jako izolátory v transformátorech).

3- Žáruvzdorný

Je to materiál, který vydrží velmi vysoké teploty (až 3000 ° C) bez deformace. Jsou to jíly, které mají velké podíly oxidu hlinitého, berylia, thoria a zirkonia.

Jsou vařeny mezi 1300 a 1600 ° C a musí být postupně ochlazovány, aby se zabránilo poruchám, prasklinám nebo vnitřním napětím.

Evropská norma DIN 51060 / ISO / R 836 uvádí, že materiál je žáruvzdorný, pokud změkne při minimální teplotě 1500 ° C..

Cihly jsou příkladem tohoto typu materiálu, který se používá pro stavbu pecí.

4- Sklenice

Sklenice jsou kapalné látky s křemíkovou bází, které při ochlazení ztuhnou s různými formami.

K křemíkové bázi se přidávají různé toky podle typu skla, které má být vyrobeno. Tyto látky snižují teplotu tání.

5- Cementy

Je to materiál složený z vápence a mletého vápníku, který se stává tuhým, jakmile je smíchán s kapalinou (s výhodou vodou) a ponechán stát. Za mokra může být tvarován do požadovaného tvaru.

6- Brusiva

Jsou to minerály s extrémně tvrdými částicemi, které obsahují oxid hlinitý a diamantovou pastu.

Speciální keramické materiály

Keramické materiály jsou tvrdé a tuhé, ale jsou také křehké, takže vyvinuly hybridní nebo kompozitní materiály s matricí ze skleněných vláken nebo plastových polymerů..

Keramické materiály mohou být použity k vývoji těchto hybridů. Jedná se o materiály složené z oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a některých kovů, jako je kobalt, chrom a železo.

Při zpracování těchto hybridů se používají dvě techniky:

Syntetizované

Jedná se o techniku, při které se zhutňují kovové prášky.

Frita

S touto technikou se slitina dosahuje lisováním kovového prášku spolu s keramickým materiálem v elektrické troubě.

V této kategorii přichází tzv. Kompozitní matrice (CMC). Mezi nimi lze uvést:

- Karbidy

Jako wolfram, titan, křemík, chrom, bor nebo karbonid vyztužený uhlíkem.

- Nitridy

Jako křemík, titan, keramický oxyinitrid nebo sialon.

- Keramické oxidy 

Jako oxid hlinitý a oxid zirkoničitý.

- Elektroceramic

Jsou to keramické materiály s elektrickými nebo magnetickými vlastnostmi.

4 hlavní použití keramických materiálů

1. V leteckém a kosmickém průmyslu

V této oblasti jsou vyžadovány lehké komponenty s odolností vůči vysokým teplotám a mechanickým požadavkům.

2- V biomedicíně

V této oblasti jsou užitečné pro přípravu kostí, zubů, implantátů atd..

3- V elektronice

Tam, kde se tyto materiály používají pro výrobu laserových zesilovačů, optických vláken, kondenzátorů, čoček, izolátorů, mimo jiné.

4- V energetickém průmyslu

Například tam, kde mohou vznikat keramické materiály, mohou vzniknout například složky jaderného paliva.

7 nejvýraznějších keramických materiálů

1- Alumina (Al2O3)

Používá se k tomu, aby obsahoval roztavený kov.

2 nitrid hliníku (AIN)

Používá se jako materiál pro integrované obvody a jako náhrada AI203.

3-karbid bóru (B4C)

Používá se k výrobě jaderného stínění.

4 Karbid křemíku (SiC)

Používá se pro potahování kovů, pro jeho odolnost vůči oxidaci.

5- Nitrid křemíku (Si3N4)

Používají se při výrobě součástí automobilových motorů a plynových turbín.

6- boritan titaničitý (TiB2)

Podílí se také na výrobě brnění.

7- Urania (UO2)

Slouží jako palivo pro jaderné reaktory.

Odkazy

1. Alarcón, Javier (s / f). Chemie keramických materiálů. Obnoveno z: uv.es
2. Q., Felipe (2010). Vlastnosti keramiky. Zdroj: constructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014). Struktura a vlastnosti keramiky. Zdroj: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / f). Vaření Citováno z: ceramicdictionary.com
5. Časopis ARQHYS (2012). Vlastnosti keramiky. Zdroj: arqhys.com
6. Národní technologická univerzita (2010). Klasifikace keramických materiálů. Citováno z: cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Národní technologická univerzita (s / f). Keramické materiály Zdroj: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedia (s / f). Keramický materiál Zdroj: en.wikipedia.org