O que é cerâmica avançada?
Cerâmica avançada também é conhecida como cerâmica técnica ou cerâmica fina. Na Ásia, as cerâmicas avançadas costumam ser chamadas de cerâmicas industriais.
A cerâmica avançada é bem diferente da cerâmica e da porcelana, como louça de cerâmica, cerâmica sanitária, saneamento de cerâmica, azulejos e ladrilhos para a construção. Geralmente, cerâmica e porcelana é chamada de cerâmica tradicional.
Cerâmicas avançadas são materiais inorgânicos e sólidos que são elementos não metálicos combinados por ligações iônicas com ligações covalentes.
A composição do pó é estritamente controlada no processo de fabricação, escolhido método de formação adequado, sistema de sinterização e processo de usinagem de precisão para torná-lo materiais de características físicas perfeitas.
Com melhor desempenho físico em comparação com outros materiais, as cerâmicas avançadas são amplamente utilizadas em campos como semi-condutores, automóveis e maquinaria industrial.
Tipo de cerâmica avançada
Hoje, há uma grande variedade de cerâmicas avançadas, incluindo:
Alumina (Al2O3)
Cerâmica de alumina é o material cerâmico avançado mais amplamente utilizado. Ele oferece resistência mecânica superior, isolamento elétrico, retenção de alta frequência, condutividade térmica, resistência ao calor e resistência à corrosão. Safira é uma forma de cristal único de alumina.
Zircônia (ZrO2)
Cerâmica de zircônia é o material mais forte e mais resistente entre as cerâmicas avançadas. Ele é usado para criar lâminas especiais para tesouras de alta performance, facas e contas de precisão, antes consideradas aplicações impossíveis.
Alumina endurecida por zircônia (ZTA)
Cerâmica à base de alumina zircônia, ou digamos, cerâmica composta de alumina/zircônia
Esteatite (MgO • SiO2)
A esteatite é um material de silicato de magnésio de alta resistência elétrica a altas temperaturas, boa resistência mecânica e um fator de perda dielétrica muito baixo, que tem sido usado há muitas décadas como isolante ou invólucro para componentes elétricos.
Além disso, a cerâmica de esteatita é um material excelente para a engenharia elétrica, pois pode ser facilmente moldada por sinterização em uma ampla variedade de formas, como arruelas, buchas, formas de resistores, espaços e esferas.
Carbono de Silício (SiC)
Este composto artificial é sintetizado a partir de areia de sílica e carbono. Proporciona a melhor combinação de resistência ao calor, leveza e resistência à corrosão, e mantém sua resistência em altas temperaturas (1.500 ℃).
Nitreto de Silício (Si2N4)
Entre as cerâmicas avançadas, este material leve e resistente à corrosão oferece o mais alto nível de tenacidade e resistência a choques térmicos em altas temperaturas, tornando-o ideal para uso em componentes de motores.
Características da cerâmica avançada
Propriedades elétricas
1. Isolamento Elétrico
Cerâmicas avançadas são materiais isolantes que não conduzem eletricidade.
2. Dielectricidade
As cerâmicas avançadas tornaram-se um material indispensável para a produção de capacitores e componentes eletrônicos amplamente utilizados em produtos como computadores, televisores e telefones celulares.
Capacitores servem como “controladores de tráfego” dentro de um circuito eletrônico, conduzindo eletricidade a certas partes, bloqueando temporariamente a eletricidade ou bloqueando apenas certos tipos de sinais elétricos.
3. Condutividade
Embora as cerâmicas avançadas geralmente sejam materiais isolantes que bloqueiam a eletricidade, as cerâmicas semicondutoras podem ser criadas para conduzir eletricidade, dependendo de sua temperatura e do nível de tensão aplicado.
4. Super-condutividade
Propriedades físicas
1. Dureza
O recurso de assinatura da cerâmica avançada é sua extrema dureza; Como resultado, eles têm um uso valioso em aplicativos de alto desempenho.
A dureza da cerâmica de alumina é quase 3 vezes maior que a do aço inoxidável. Esta dureza extrema é uma das muitas propriedades únicas que tornam as cerâmicas avançadas “supermateriais” para a tecnologia moderna.
2. rigidez
Cerâmicas avançadas possuem alta rigidez, que é medida inspecionando a elasticidade de uma amostra após a aplicação de uma carga.
Materiais que apresentam deformação menos elástica sob carga possuem maiores níveis de rigidez.
3. Resistência à Fratura
A tenacidade à fratura mede a resistência de um material fissurado a fraturar.
Embora as cerâmicas avançadas geralmente possuam baixa tenacidade à fratura, a zircônia parcialmente estabilizada, usada para produtos como tesouras e facas, oferece melhorias significativas na tenacidade à fratura.
4. Gravidade Específica (Densidade)
Cerâmicas avançadas têm menor gravidade específica (densidade) do que metais de alta resistência. Dentro do mesmo volume, muitos materiais cerâmicos avançados pesam apenas metade do metal.
Propriedades quimicas
Cerâmicas avançadas possuem altos níveis de estabilidade química. Como resultado, os materiais cerâmicos avançados são altamente resistentes à corrosão química.
Produtos químicos – incluindo ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, hidróxido de sódio e ácido fluorídrico. Os resultados foram analisados e os materiais que se dissolveram em quantidades relativamente grandes foram determinados como sendo mais sensíveis aos produtos químicos.
Propriedades térmicas
1. Resistência ao Calor
Cerâmicas convencionais, incluindo tijolos e telhas, são bem conhecidas por sua capacidade de resistir a altas temperaturas. As cerâmicas de alumina começam a derreter ou a se decompor a temperaturas acima de 1.800 ℃, muito acima do ponto de fusão dos materiais metálicos.
2. Expansão Térmica
Baixa Expansão Térmica
Quando os materiais são aquecidos, seu tamanho e volume aumentam em pequenos incrementos, em um fenômeno conhecido como expansão térmica. A relação do coeficiente de expansão térmica indica quanto um material se expande por 1 ℃ de aumento na temperatura. Material diferente tem expansão térmica diferente. Cerâmicas avançadas têm baixos coeficientes de expansão térmica – menos da metade das dos aços inoxidáveis.
3. Condutividade Térmica
A propriedade do calor transmitido através de um material é chamada de condutividade térmica.
Cerâmicas avançadas oferecem uma ampla gama de condutividade térmica.
Entre as cerâmicas avançadas, alguns materiais possuem altos níveis de condutividade e transferem bem o calor, enquanto outros possuem baixos níveis de condutividade e transferem menos calor.
O calor de transferência de carboneto de silício é particularmente bom, enquanto a cerâmica de zircônia bloqueia o calor com eficiência e o coeficiente de condutividade térmica é baixo – cerca de 1/10 do aço inoxidável.
Processo avançado de produção de cerâmica
Moagem de matérias-primas e mistura, pulverização e secagem
As matérias-primas usadas na confecção de cerâmicas avançadas (também conhecidas como “cerâmicas finas”) incluem pós sólidos inorgânicos com pureza precisamente controlada, tamanho de partícula e distribuição. Essas matérias-primas são formuladas para propriedades e funcionalidades específicas, em seguida, misturadas com um agente ligante ou aglutinante.
Moldar
Método de modelagem típica:
Prensagem a seco, injeção e fundição, HIP, CIP
Queima (sinterização)
O corpo em forma de verde é queimado em calor extremo em fornos de temperatura controlada.
O disparo remove a umidade e os ligantes. Com queima adicional, as partículas de pó são sinterizadas juntas e os produtos encolhem devido à reduzida porosidade. Este processo resulta em produtos de extrema densidade e dureza.
Usinagem e polimento (acabamento superficial)
Inspeção e Embalagem
Aplicações avançadas de cerâmica
Cerâmica avançada é um novo material de ampla gama de aplicações.
Os produtos cerâmicos avançados oferecem a solução perfeita e uma alternativa econômica e de alto desempenho aos materiais tradicionais, como metais, plásticos e vidro.
Materiais cerâmicos avançados podem ser feitos em diferentes componentes para diferentes indústrias, como
Componentes elétricos (material de apoio, suportes de montagem, isoladores e resistências);
Rotores, queimadores, freio de cerâmica e exaustão;
Espelhos de posicionamento a laser e embalagens;
Unidade de proteção (armadura de cerâmica e placa à prova de balas);
Aquecedores radiantes de fornos;
Filtragem de gás quente;
Membranas de células de combustível;
Filtros de motor diesel e peças de injetor de combustível;
Guias de linhas têxteis e metálicas;
Forros de abrasão;
Mídia de moagem.
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