Gelişmiş seramik nedir?
“İleri seramik”, “teknik seramik” veya “ince seramik” olarak da bilinir; Asya’da genellikle “endüstriyel seramik” olarak adlandırılır.
Gelişmiş seramikler, iyonik bağlarla kovalent bağlarla birleştirilen metal olmayan element olan inorganik ve katı malzemelerdir.
Toz bileşimi, üretim sürecinde sıkı bir şekilde kontrol edilir, uygun şekillendirme yöntemi, sinterleme sistemi ve mükemmel fiziksel özelliklere sahip malzemeler yapmak için hassas işleme işlemi seçilir.
Diğer malzemelere kıyasla daha iyi fiziksel performansa sahip olan gelişmiş seramikler, yarı iletkenler, otomobiller ve endüstriyel makineler gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Gelişmiş seramik türü
Alümina (Al2O3)
Alümina seramik ve en yaygın kullanılan malzemedir. Üstün mekanik mukavemet, elektrik yalıtımı, yüksek frekans tutma, termal iletkenlik, ısı direnci ve korozyon direnci sunar. Safir, tek kristalli bir alümina şeklidir.
Zirkonya (ZrO2)
Zirkonya, gelişmiş seramikler arasında en güçlü ve en sert malzemedir. Bir zamanlar imkansız uygulamalar olarak kabul edilen yüksek performanslı makas, bıçak ve hassas boncuklar için özel bıçaklar oluşturmak için kullanılır.
Steatit
Steatit, yüksek sıcaklıklarda uyluk elektrik direncine, iyi mekanik mukavemete ve çok düşük bir dielektrik kayıp faktörüne sahip bir magnezyum silikat malzemesidir ve onlarca yıldır elektrik bileşenleri için yalıtkanlar veya muhafazalar olarak kullanılmıştır.
Ek olarak, steatit, pullar, burçlar, direnç formları ve boşluklar gibi çok çeşitli formlara kolayca sinterlenebildiğinden elektrik mühendisliği için mükemmel bir malzemedir.
Silikon Karbon (SiC)
Bu yapay bileşik, silika kumu ve karbondan sentezlenir. Isı direnci, hafiflik ve korozyon direncinin en iyi kombinasyonunu sağlar ve yüksek sıcaklıklarda (1,500oC) gücünü korur.
Silisyum Nitrür (Si2N4)
Gelişmiş seramikler arasında, bu hafif, korozyona dayanıklı malzeme, yüksek sıcaklıklarda en yüksek düzeyde tokluk ve termal şok direnci sunarak, motor bileşenlerinde kullanım için ideal hale getirir.
Gelişmiş seramiklerin özellikleri
Elektriksel özellikler
Elektrik Yalıtımı
Gelişmiş seramikler, elektriği iletmeyen yalıtkan malzemelerdir.
dielektrik
Gelişmiş seramikler, bilgisayar, televizyon ve cep telefonu gibi ürünlerde yaygın olarak kullanılan kapasitörlerin ve elektronik bileşenlerin üretilmesinde vazgeçilmez bir malzeme haline gelmiştir.
Kondansatörler, elektriği belirli parçalara ileterek, elektriği geçici olarak bloke ederek veya yalnızca belirli türdeki elektrik sinyallerini bloke ederek bir elektronik devre içinde “trafik denetleyicileri” olarak hizmet eder.
İletkenlik
Gelişmiş seramikler genellikle elektriği bloke eden yalıtkan malzemeler olsa da, sıcaklıklarına ve uygulanan voltaj seviyesine bağlı olarak elektriği iletmek için yarı iletken seramikler oluşturulabilir.
Süper iletkenlik
Fiziksel özellikler
Sertlik
Gelişmiş seramiklerin en önemli özelliği aşırı sertlikleridir; sonuç olarak, yüksek performanslı uygulamalarda değerli kullanımları vardır.
Alümina seramiklerin sertliği paslanmaz çeliğin yaklaşık 3 katıdır. Bu aşırı sertlik, ince seramikleri modern teknoloji için “süper malzemeler” yapan birçok benzersiz özellikten biridir.
Sertlik
Gelişmiş seramikler, bir yük uygulandıktan sonra bir numunenin esnekliğinin incelenmesiyle ölçülen yüksek rijitliğe sahiptir.
Yük altında daha az elastik deformasyon gösteren malzemeler daha yüksek sertlik seviyelerine sahiptir.
Kırılma Tokluğu
Kırılma tokluğu, çatlamış bir malzemenin kırılmaya karşı direncini ölçer.
Gelişmiş seramikler genellikle düşük kırılma tokluğuna sahip olsa da, makas ve bıçak gibi ürünler için kullanılan kısmen stabilize edilmiş zirkonya, önemli kırılma tokluğu iyileştirmeleri sunar.
Özgül Ağırlık (Yoğunluk)
Gelişmiş seramikler, yüksek mukavemetli metallerden daha düşük özgül ağırlığa (yoğunluğa) sahiptir. Aynı hacimde, birçok gelişmiş seramik malzeme metalin sadece yarısını ağırlığındadır.
Kimyasal Özellikler
Gelişmiş seramikler yüksek düzeyde kimyasal stabiliteye sahiptir.
Sonuç olarak, gelişmiş seramik malzemeler kimyasal korozyona karşı oldukça dirençlidir.
kimyasallar — hidroklorik asit, sülfürik asit, nitrik asit, sodyum hidroksit ve hidroflorik asit dahil. Sonuçlar analiz edildi ve nispeten büyük miktarlarda çözünen malzemelerin kimyasallara daha duyarlı olduğu belirlendi.
Termal Özellikler
Isı Direnci
Tuğlalar ve fayanslar da dahil olmak üzere geleneksel seramikler, yüksek sıcaklıklara dayanma yetenekleriyle iyi bilinmektedir.
Alümina seramikleri, metal malzemelerin erime noktasından çok daha yüksek olan 1.800℃’nin üzerindeki sıcaklıklarda erimeye veya ayrışmaya başlar.
Termal Genleşme
Düşük Termal Genleşme
Malzemeler ısıtıldığında, termal genleşme olarak bilinen bir olguda, boyutları ve hacimleri küçük artışlarla artar. Termal genleşmenin katsayı oranı, bir malzemenin sıcaklıktaki 1 ℃ artış başına ne kadar genişlediğini gösterir.
Farklı malzemelerin farklı termal genleşmeleri vardır. Gelişmiş seramiklerin düşük termal genleşme katsayıları vardır – paslanmaz çeliklerinkinin yarısından daha az.
Termal İletkenlik
Bir malzemeden iletilen ısının özelliğine termal iletkenlik denir.
Gelişmiş seramikler geniş bir termal iletkenlik yelpazesi sunar.
Gelişmiş seramikler arasında bazı malzemeler yüksek düzeyde iletkenliğe sahiptir ve ısıyı iyi aktarırken, diğerleri düşük düzeyde iletkenliğe sahiptir ve daha az ısı aktarır.
Silisyum karbür ısıyı özellikle iyi aktarırken, zirkonya seramikler ısıyı etkili bir şekilde bloke eder ve termal iletkenlik katsayısı düşüktür – paslanmaz çeliğin yaklaşık 1/10’u.
Gelişmiş seramik üretim süreci
Hammadde öğütme ve karıştırma, toz haline getirme ve kurutma
Gelişmiş seramiklerin (“ince seramikler” olarak da bilinir) üretiminde kullanılan hammaddeler, hassas bir şekilde kontrol edilen saflık, parçacık boyutu ve dağılımına sahip inorganik katı tozları içerir. Bu hammaddeler belirli özellikler ve işlevler için formüle edilir, ardından bir bağlayıcı madde veya bağlayıcı ile karıştırılır.
Tipik modelleme yöntemi:
Kuru presleme, enjeksiyon ve döküm, HIP, CIP
Sinterleme
Yeşil gövde, sıcaklık kontrollü fırınlarda aşırı ısıda pişirilir.
Çekim, nemi ve bağlayıcıları giderir. Ek pişirme ile toz partikülleri birlikte sinterlenir ve ürünler azaltılmış gözeneklilik nedeniyle küçülür. Bu işlem, aşırı yoğunluk ve sertlikte ürünlerle sonuçlanır.
İşleme ve polisaj (yüzey bitirme)
Muayene ve paketleme
Gelişmiş seramik uygulamaları
Gelişmiş seramik, geniş kapsamlı uygulamalar için yeni bir malzemedir.
Gelişmiş seramik ürünler, metaller, plastikler ve cam gibi geleneksel malzemelere mükemmel bir çözüm ve ekonomik, yüksek performanslı bir alternatif sunar.
Gelişmiş seramik malzemeler, aşağıdakiler gibi farklı endüstriler için farklı bileşenlere dönüştürülebilir:
Elektrik bileşenleri (destek malzemesi, montaj braketleri, yalıtkanlar ve dirençler);
Rotorlar, yakıcılar, seramik frenler ve egzoz;
Aynalar ve lazer konumlandırma paketleme;
Koruma ünitesi (seramik zırh ve kurşun geçirmez plaka);
Radyant fırın ısıtıcıları;
Sıcak gaz filtrasyonu;
Yakıt hücresi zarları;
Dizel motor filtreleri ve yakıt enjektör parçaları;
Tekstil ve tel iplik kılavuzları;
Aşınma kaplamaları;
Medya taşlama.
Advanced Ceramics Supplier 