Definition
Avancerad keramik kallas även teknisk keramik eller fin keramik. I Asien brukar avancerad keramik kallas industriell keramik.
Avancerad keramik skiljer sig ganska mycket från keramik och porslin, till exempel porslin i keramik, sanitär keramik, keramisk sanitet, väggplattor och golvplattor för byggnader. I allmänhet kallas keramik och porslin traditionell keramik.
Avancerad keramik är oorganiskt och fast material som är ett icke-metalliskt element kombinerat av jonbindningar med kovalenta bindningar.
Pulversammansättningen är strikt kontrollerad i tillverkningsprocessen, vald lämplig formningsmetod, sintringssystem och precisionsbearbetningsprocess för att göra det till material med perfekta fysiska egenskaper.
Med bättre fysisk prestanda jämfört med andra material används avancerad keramik i stor utsträckning inom områden som halvledare, bilar och industrimaskiner.
Typ av avancerade keramiska material
Idag finns det ett brett utbud av avancerade keramiska material, inklusive:
Aluminiumoxid
(Al2O3)
Aluminiumoxidkeramik är det mest använda avancerade keramiska materialet. Den erbjuder överlägsen mekanisk styrka, elektrisk isolering, högfrekvensretention, värmeledningsförmåga, värmebeständighet och korrosionsbeständighet.
Zirconia
(ZrO2)
Zirconia keramik är det starkaste och tuffaste keramiska materialet bland avancerad keramik. Det används för att skapa speciella blad för högpresterande saxar, knivar och precisionspärlor, som en gång ansågs vara omöjliga applikationer.
Zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxid
(ZTA)
Aluminiumoxidbaserad keramik zirkoniumoxid, eller säg, aluminiumoxid/zirkoniumoxidkompositkeramik
Steatit
(MgO•SiO2)
Steatit är ett magnesiumsilikatmaterial med hög elektrisk resistans vid höga temperaturer, god mekanisk hållfasthet och en mycket låg dielektrisk förlustfaktor, som har använts i många decennier som isolatorer eller kapslingar för elektriska delar.
Dessutom är steatitkeramik ett utmärkt material för elektroteknik eftersom det lätt kan formsintras till en mängd olika former såsom brickor, bussningar, motståndsformer och distanser.
Silikonkol
(Sic)
Denna konstgjorda förening är syntetiserad från silikasand och kol. Den ger den bästa kombinationen av värmebeständighet, låg vikt och korrosionsbeständighet, och bibehåller sin styrka vid höga temperaturer (1 500 ℃).
Kiselnitrid
(Si2N4)
Bland avancerade keramiska material erbjuder detta lätta, korrosionsbeständiga material högsta nivå av seghet och termisk chockbeständighet vid höga temperaturer, vilket gör det idealiskt för användning i motorkomponenter.
Avancerade egenskaper för keramiska material
Elektriska egenskaper
1. Elektrisk isolering
Avancerad keramik är isoleringsmaterial som inte leder elektricitet.
2. Dielektricitet
Avancerade keramiska material har blivit ett oumbärligt material för att tillverka kondensatorer och elektroniska komponenter som används flitigt i produkter som datorer, tv-apparater och mobiltelefoner.
Kondensatorer fungerar som “trafikkontrollanter” i en elektronisk krets genom att leda elektricitet till vissa delar, tillfälligt blockera elektricitet eller endast blockera vissa typer av elektriska signaler.
3. Konduktivitet
Även om avancerad keramik i allmänhet är isolerande material som blockerar elektricitet, kan halvledarkeramik skapas för att leda elektricitet beroende på deras temperatur och spänningsnivån.
4. Superledningsförmåga
Fysikaliska egenskaper
1. Hårdhet
Signaturen hos avancerade keramiska material är deras extrema hårdhet; som ett resultat har de värdefull användning i högpresterande applikationer.
Hårdheten hos aluminiumoxidkeramik är nästan 3 gånger högre än för rostfritt stål. Denna extrema hårdhet är en av många unika egenskaper som gör avancerad keramik till “supermaterial” för modern teknik.
2. Styvhet
Avancerad keramik har hög styvhet, som mäts genom att inspektera ett provs elasticitet efter att ha anbringat en belastning.
Keramik är av material som uppvisar mindre elastisk deformation under belastning och har högre grad av styvhet.
3. Frakturseghet
Brottseghet mäter ett sprickat materials motståndskraft mot brott.
Även om avancerade keramiska material i allmänhet har låg brottseghet, erbjuder delvis stabiliserad zirkoniumoxid, som används för produkter som saxar och knivar, betydande brottseghetsförbättringar.
4. Specifik vikt (densitet)
Avancerade keramiska material har lägre specifik vikt (densitet) än höghållfasta metaller. Inom samma volym väger många avancerade keramiska material bara hälften av metallen.
Kemiska egenskaper
Avancerade keramiska material har höga nivåer av kemisk stabilitet. Som ett resultat är avancerade keramiska material mycket resistenta mot kemisk korrosion.
Kemikalier — inklusive saltsyra, svavelsyra, salpetersyra, natriumhydroxid och fluorvätesyra. Resultaten analyserades och material som löstes upp i relativt stora mängder bedömdes vara känsligare för kemikalier.
Termiska egenskaper
1. Värmebeständighet
Konventionella keramiska material, inklusive tegel och kakel, är välkända för sin förmåga att motstå höga temperaturer. Aluminiumoxidkeramik börjar smälta eller sönderdelas vid temperaturer över 1 800 ℃, mycket högre än smältpunkten för metallmaterial.
2. Termisk expansion
Låg termisk expansion
När material värms upp ökar deras storlek och volym i små steg, i ett fenomen som kallas termisk expansion. Koefficientförhållandet för termisk expansion indikerar hur mycket ett material expanderar per 1℃ temperaturökning. Olika material har olika termisk expansion. Avancerade keramiska material har låga värmeutvidgningskoefficienter – mindre än hälften av rostfria stål.
3. Värmeledningsförmåga
Egenskapen hos värme som överförs genom ett material kallas värmeledningsförmåga.
Avancerade keramiska material erbjuder ett brett utbud av värmeledningsförmåga.
Bland avancerade keramiska material har vissa material höga nivåer av konduktivitet och överför värme väl, medan andra har låga nivåer av konduktivitet och överför mindre värme.
Kiselkarbid överför värme särskilt bra medan zirkoniumoxidkeramik blockerar värme effektivt och värmeledningskoefficienten är låg – ungefär 1/10 av rostfritt stål.
Avancerad keramiktillverkningsprocess
Råmaterial fräsning & blandning, sprutning & torkning
De råvaror som används för att tillverka avancerad keramik (även känd som “teknisk keramik”) inkluderar oorganiska fasta pulver med exakt kontrollerad renhet, partikelstorlek och fördelning. Dessa råvaror är formulerade för specifika egenskaper och funktionalitet och blandas sedan med ett bindemedel eller bindemedel.
Formning
Typisk formningsmetod:
Torrpressning, Injektion och gjutning, HIP, CIP
Skjutning
(sintring)
Formad grön kropp eldas vid extrem värme i temperaturkontrollerade ugnar.
Bränning tar bort fukt och bindemedel. Vid ytterligare bränning sintras pulverpartiklar samman och produkterna krymper på grund av minskad porositet. Denna process resulterar i produkter med extrem densitet och hårdhet.
Maskinbearbetning och polering
(ytbehandling)
Inspektion och packning
Avancerade applikationer för keramiska material
Avancerade keramiska material är en typ av nytt material med många olika tillämpningar.
Avancerade keramiska material ger den perfekta lösningen och ett kostnadseffektivt, högpresterande alternativ till traditionella material som metall, plast och glas.
Avancerade keramiska material kan göras till olika former (keramiska delar av olika former, olika dimensioner och olika tolerans) för olika industrier, som t.ex.
Elektriska komponenter (stödmaterial, monteringsfästen, isolatorer och motstånd);
Rotorer, brännare, keramiska bromsar och avgassystem;
Laserpositionerande speglar och förpackningar;
Skyddsenhet (keramisk pansar & skottsäker skiva);
Keramiska värmestrålare för ugnar;
Keramisk hetgasfiltrering;
Keramiska bränslecellmembran;
Keramiska substrat;
Keramiska dieselmotorfilter och bränsleinsprutningsdelar;
Trådledare för textil och tråd;
Slitande keramiska foder;
Keramiska slipmedia
Advanced Ceramics Supplier 