Strukturkeramiken sind aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften zu einer wichtigen Klasse fortschrittlicher keramischer Materialien geworden.
In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Spitzentechnologie höhere Anforderungen und Herausforderungen für fortschrittliche keramische Materialien und ihre Aufbereitungstechnologien hervorgebracht, wie zum Beispiel:
Das Siliziumnitrid-Keramiklager, das in der Flüssigwasserstoff- und Flüssigsauerstoff-Turbopumpe beim Raketenstart in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet wird, läuft mit hoher Geschwindigkeit, ohne unter extremen Bedingungen niedriger Temperatur zu rutschen, was Keramiklager mit hoher Festigkeit, Verschleißfestigkeit und hoher Oberflächenbearbeitungsgenauigkeit erfordert;
Der große keramische Dichtungsring, der in der Hauptpumpe von Kernkraftwerken verwendet wird, erfordert eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit, insbesondere der Siliziumkarbid-Keramikreflektor, der bei der Bodenüberwachung von Bodenzielen verwendet wird, die von Erdsatelliten fotografiert werden. niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und geringes Gewicht, es erfordert hochpräzise Superspiegel und große Abmessungen, was eine Herausforderung für die Formtechnologie, Sintertechnologie und Verarbeitungstechnologie von großformatigen Strukturkeramikmaterialien darstellt;
Der Keramikeinsatz des Lichtleitfaserverbinders in der optischen Kommunikation hat ein Innenloch von 125 Mikron und erfordert eine extrem hohe Oberflächengüte, Maßhaltigkeit und Konzentrizität;
In Bezug auf die mechanischen Eigenschaften haben der hohe Schmelzpunkt und der große Temperaturbereich die Grundlage für die Anwendung fortschrittlicher keramischer Materialien im Bereich der Struktur gelegt;
Die meisten organischen Materialien werden durch molekulare Bindungen gebunden, während metallische Materialien hauptsächlich durch Metallbindungen gebunden werden.Keramische Materialien werden hauptsächlich durch ionische Bindungen und kovalente Bindungen gebunden, sodass der Schmelzpunkt von keramischen Materialien am höchsten ist.
Gleichzeitig ist die Dauergebrauchstemperatur von keramischen Werkstoffen unter Belastung auch über 1000 ℃ stabil.
Hochleistungskeramikwerkstoffe zeichnen sich bei der Auswahl von Strukturwerkstoffen durch hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus.Im Vergleich zu organischen Werkstoffen und metallischen Werkstoffen weisen Hochleistungskeramikwerkstoffe bei gleicher Dichte, spezifischer Steifigkeit (spezifischem Elastizitätsmodul) und Kosten die stärkste Festigkeit auf fortschrittliche Keramikmaterialien können für rauere Umgebungen besser geeignet sein.
In Bezug auf die thermischen Eigenschaften machen eine gute Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung und Temperaturwechselbeständigkeit fortschrittliche keramische Materialien in vielen Anwendungsbereichen durch Metalle und andere Materialien unersetzlich.Im Vergleich zu organischen Materialien weisen keramische Materialien und metallische Materialien eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf, jedoch bei hohen Temperaturen , der Wärmeausdehnungskoeffizient und der Wärmespannungsbruchwiderstandsfaktor von fortschrittlichen Keramikmaterialien sind niedriger als die von Metallmaterialien, was bedeutet, dass fortschrittliche Keramikmaterialien großen Wärmeschocks bei hohen Temperaturen standhalten können und die besten Materialien für Anwendungen in extremen Umgebungen sind.
Die fatale Schwäche von Strukturkeramiken stellt die Sprödigkeit dar. Gegenwärtig haben die entwickelten faserverstärkten (oder Whisker-) Keramikmatrix-Verbundstoffe, selbstverstärkten Keramikmaterialien und Nanoverbundkeramiken die Eigenschaften von Strukturkeramikmaterialien stark verbessert.
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