Was ist moderne Keramik?
Hochleistungskeramik wird auch als technische Keramik oder Feinkeramik bezeichnet. In Asien wird moderne Keramik üblicherweise als Industriekeramik bezeichnet.
Moderne Keramik unterscheidet sich deutlich von Keramik und Porzellan, wie Keramikgeschirr, Sanitärkeramik, Sanitärkeramik, Wandfliesen und Bodenfliesen für das Bauwesen. Im Allgemeinen werden Keramik und Porzellan als traditionelle Keramik bezeichnet.
Fortschrittliche Keramik ist ein anorganisches und festes Material, das ein Nichtmetallelement ist, das durch ionische Bindungen mit kovalenten Bindungen kombiniert ist.
Die Pulverzusammensetzung wird streng in dem Herstellungsverfahren kontrolliert, gewähltes geeignetes Formungsverfahren, Sintersystem und Präzisionsbearbeitungsprozess, um Materialien mit perfekten physikalischen Eigenschaften herzustellen.
Mit verbesserter physikalischer Leistung im Vergleich zu anderen Materialien wird Hochleistungskeramik in Bereichen wie Halbleitern, Automobilen und Industriemaschinen weit verbreitet verwendet.
Art der fortgeschrittenen Keramik
Heute gibt es eine breite Palette von fortschrittlichen Keramiken, darunter:
Aluminiumoxid (Al2O3)
Aluminiumoxid-Keramik ist das am weitesten verbreitete fortschrittliche keramische Material. Es bietet überlegene mechanische Festigkeit, elektrische Isolierung, Hochfrequenz-Retention, Wärmeleitfähigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Sapphire ist eine einkristalline Form von Aluminiumoxid.
Zirkonoxid (ZrO2)
Zirkonoxidkeramik ist das stärkste und härteste Material unter den modernen Keramiken. Es wird verwendet, um spezielle Klingen für Hochleistungsscheren, Messer und Präzisionsperlen zu erzeugen, die einst als unmögliche Anwendungen galten.
Steatit (MgO · SiO2)
Steatit ist ein Magnesiumsilikatmaterial mit hohem elektrischen Widerstand bei hohen Temperaturen, guter mechanischer Festigkeit und einem sehr niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, der seit vielen Jahrzehnten als Isolatoren oder Gehäuse für elektrische Bauteile verwendet wird.
Steatitkeramiken sind darüber hinaus ein ausgezeichnetes Material für die Elektrotechnik, da sie leicht in eine Vielzahl von Formen, wie Unterlegscheiben, Buchsen, Widerstandsformen, Zwischenräume und Perlen, gesintert werden können.
Siliziumkohlenstoff (SiC)
Diese künstliche Verbindung wird aus Quarzsand und Kohlenstoff synthetisiert. Es bietet die beste Kombination aus Wärmebeständigkeit, geringem Gewicht und Korrosionsbeständigkeit und behält seine Festigkeit bei hohen Temperaturen (1.500 ℃) bei.
Siliziumnitrid (Si2N4)
Dieses leichte, korrosionsbeständige Material bietet unter hochentwickelten Keramiken die höchste Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit bei hohen Temperaturen und ist daher ideal für den Einsatz in Motorkomponenten geeignet.
Eigenschaften von Advanced Ceramics
Elektrische Eigenschaften
1. Elektrische Isolierung
Fortschrittliche Keramiken sind isolierende Materialien, die keine Elektrizität leiten.
2. Dielektrizität
Hochleistungskeramiken sind zu einem unverzichtbaren Material für die Herstellung von Kondensatoren und elektronischen Komponenten geworden, die in Produkten wie Computern, Fernsehern und Mobiltelefonen weit verbreitet sind.
Kondensatoren dienen als “Verkehrscontroller” innerhalb einer elektronischen Schaltung, indem sie Strom zu bestimmten Teilen leiten, vorübergehend Elektrizität blockieren oder nur bestimmte Arten von elektrischen Signalen blockieren.
3. Leitfähigkeit
Obwohl fortgeschrittene Keramiken im Allgemeinen isolierende Materialien sind, die Elektrizität blockieren, kann Halbleiterkeramik geschaffen werden, um Elektrizität in Abhängigkeit von ihrer Temperatur und dem Grad der angelegten Spannung zu leiten.
4. Super-Leitfähigkeit
Physikalische Eigenschaften
1. Härte
Die Besonderheit moderner Keramik ist ihre extreme Härte; Infolgedessen haben sie einen wertvollen Nutzen in Hochleistungsanwendungen.
Die Härte von Aluminiumoxidkeramik ist fast dreimal so hoch wie die von Edelstahl. Diese extreme Härte ist eine von vielen einzigartigen Eigenschaften, die moderne Keramik zu “Supermaterialien” für moderne Technologie macht.
2. Steifigkeit
Hochleistungskeramiken besitzen eine hohe Steifigkeit, die gemessen wird, indem die Elastizität einer Probe nach dem Aufbringen einer Belastung untersucht wird.
Materialien, die unter Last weniger elastische Verformung zeigen, besitzen eine höhere Steifigkeit.
3. Bruchzähigkeit
Die Bruchzähigkeit misst die Bruchfestigkeit eines zerklüfteten Materials.
Obwohl fortgeschrittene Keramiken im allgemeinen eine geringe Bruchzähigkeit besitzen, bietet teilweise stabilisiertes Zirkoniumoxid, das für Produkte wie Scheren und Messer verwendet wird, signifikante Verbesserungen der Bruchzähigkeit.
4. Spezifisches Gewicht (Dichte)
Hochleistungskeramiken haben ein geringeres spezifisches Gewicht (Dichte) als hochfeste Metalle. Im gleichen Volumen wiegen viele moderne keramische Materialien nur die Hälfte des Metalls.
Chemische Eigenschaften
Hochleistungskeramiken besitzen eine hohe chemische Stabilität. Infolgedessen sind moderne keramische Materialien sehr widerstandsfähig gegen chemische Korrosion.
Chemikalien – einschließlich Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Natriumhydroxid und Fluorwasserstoffsäure. Die Ergebnisse wurden analysiert und Materialien, die in größeren Mengen gelöst waren, wurden als chemikalienempfindlicher eingestuft.
Thermische Eigenschaften
1. Hitzebeständigkeit
Herkömmliche Keramiken, einschließlich Ziegel und Fliesen, sind für ihre Fähigkeit bekannt, hohen Temperaturen zu widerstehen. Aluminiumoxidkeramiken beginnen bei Temperaturen über 1.800 ° C zu schmelzen oder sich zu zersetzen, viel höher als der Schmelzpunkt von Metallmaterialien.
2. Wärmeausdehnung
Geringe thermische Ausdehnung
Wenn Materialien erhitzt werden, nehmen ihre Größe und ihr Volumen in kleinen Schritten zu, in einem Phänomen, das als thermische Ausdehnung bekannt ist. Das Koeffizientenverhältnis der Wärmeausdehnung gibt an, um wie viel sich ein Material pro 1 ° C Temperaturanstieg ausdehnt. Unterschiedliches Material hat unterschiedliche thermische Ausdehnung. Hochleistungskeramiken haben niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten – weniger als die Hälfte von denen von nichtrostenden Stählen.
3. Wärmeleitfähigkeit
Die Eigenschaft der Wärmeübertragung durch ein Material wird Wärmeleitfähigkeit genannt.
Hochleistungskeramiken bieten eine große Bandbreite an Wärmeleitfähigkeit.
Unter den Hochleistungskeramiken weisen einige Materialien eine hohe Leitfähigkeit auf und übertragen Wärme gut, während andere eine geringe Leitfähigkeit aufweisen und weniger Wärme übertragen.
Siliciumcarbid überträgt Wärme besonders gut, während Zirkoniumoxidkeramiken Wärme effektiv blockieren und der Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit niedrig ist – ungefähr 1/10 von dem von rostfreiem Stahl.
Fortschrittlicher keramischer Produktionsprozess
Rohmaterial mahlen & mischen, sprühen & trocknen
Die Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Hochleistungskeramik (auch als “Feinkeramik” bekannt) umfassen anorganische feste Pulver mit genau kontrollierter Reinheit, Partikelgröße und -verteilung. Diese Rohstoffe werden für spezifische Eigenschaften und Funktionalität formuliert und dann mit einem Bindemittel oder Bindemittel gemischt.
Gestaltung
Typische Formungsmethode:
Trockenpressen, Injektion und Gießen, HIP, CIP
Brennen (Sintern)
Der geformte grüne Körper wird bei extremer Hitze in temperaturkontrollierten Öfen gebrannt.
Brennen entfernt die Feuchtigkeit und Bindemittel. Beim zusätzlichen Brennen werden Pulverpartikel zusammengesintert und die Produkte schrumpfen aufgrund der verringerten Porosität. Dieser Prozess führt zu Produkten von extremer Dichte und Härte.
Bearbeitung & Polieren (Oberflächenbehandlung)
Inspektion & Verpackung
Fortgeschrittene Keramikanwendungen
Hochleistungskeramik ist ein neues Material für vielfältige Anwendungen.
Fortschrittliche Keramikprodukte bieten die perfekte Lösung und eine kostengünstige, leistungsstarke Alternative zu herkömmlichen Materialien wie Metallen, Kunststoffen und Glas.
Fortschrittliche keramische Materialien können zu verschiedenen Komponenten für verschiedene Branchen, wie z
Elektrische Komponenten (Trägermaterial, Befestigungswinkel, Isolatoren und Widerstände);
Rotoren, Brennkammern, Keramikbremse und -auspuff;
Laserpositionierungsspiegel und -verpackungen;
Schutzeinheit (keramische Rüstung & kugelsichere Platte);
Heizstrahler für Öfen;
Heißgasfiltration;
Brennstoffzellenmembranen;
Dieselmotorfilter und Einspritzdüsen-Teile;
Textil- und Drahtfadenführer;
Abriebliner;
Mahlkörper.
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