Структурная керамика стала важным классом передовых керамических материалов благодаря своим превосходным механическим и термическим свойствам.
В последние годы развитие передовых технологий выдвигает более высокие требования и задачи к передовым керамическим материалам и технологиям их подготовки, таким как:
Керамический подшипник из нитрида кремния, используемый в турбонасосах для жидкого водорода и жидкого кислорода при запуске ракет аэрокосмической промышленности, работает с высокой скоростью без проскальзывания в экстремальных условиях низкой температуры, что требует керамических подшипников с высокой прочностью, износостойкостью и высокой точностью обработки поверхности;
Керамическое уплотнительное кольцо большого размера, используемое в главном насосе атомной электростанции, требует длительного срока службы и высокой надежности, особенно керамический отражатель из карбида кремния, используемый в наземном мониторинге наземных целей, сфотографированных спутниками Земли.В дополнение к высокому модулю упругости, низкий коэффициент теплового расширения и легкий вес, для этого требуется высокоточное суперзеркало и большой размер, что является проблемой для технологии формования, технологии спекания и технологии обработки крупногабаритных конструкционных керамических материалов;
Керамическая вставка оптоволоконного соединителя в оптической связи имеет внутреннее отверстие 125 микрон и требует чрезвычайно высокой чистоты поверхности, точности размеров и концентричности;
С точки зрения механических свойств, высокая температура плавления и широкий диапазон температур заложили основу для применения передовых керамических материалов в области структуры;
Большинство органических материалов связаны молекулярными связями, в то время как металлические материалы в основном связаны металлическими связями.Керамические материалы в основном связаны ионными связями и ковалентными связями, поэтому температура плавления керамических материалов самая высокая.
В то же время долговременная рабочая температура керамических материалов под нагрузкой также стабильна выше 1000 ℃.
Высокая прочность и износостойкость выделяют усовершенствованные керамические материалы при выборе конструкционных материалов.По сравнению с органическими материалами и металлическими материалами, усовершенствованные керамические материалы обладают наибольшей прочностью при той же плотности, удельной жесткости (удельном модуле упругости) и стоимости, поэтому усовершенствованные керамические материалы могут лучше подходить для более суровых условий.
С точки зрения тепловых свойств, хорошая теплопроводность, тепловое расширение и устойчивость к тепловому удару делают передовые керамические материалы незаменимыми металлами и другими материалами во многих областях применения.По сравнению с органическими материалами керамические материалы и металлические материалы имеют лучшую теплопроводность, но при высоких температурах , коэффициент теплового расширения и коэффициент сопротивления разрушению при термическом напряжении современных керамических материалов ниже, чем у металлических материалов, что означает, что современные керамические материалы могут выдерживать большие тепловые удары при высокой температуре и являются лучшими материалами для применения в экстремальных условиях.
Фатальным недостатком конструкционной керамики является хрупкость.В настоящее время разработанные композиты с керамической матрицей, армированные волокнами (или вискерами), самоармирующиеся керамические материалы и нанокомпозитная керамика значительно улучшили свойства конструкционных керамических материалов.
Advanced Ceramics Supplier 