KERAMIČNI MATERIALI: LASTNOSTI, VRSTE, UPORABE - KULTURNI BESEDNJAK - 2025

V keramični materiali so sestavljeni iz anorganskih, kovinskih ali brez trdne snovi, ki so bili obdelani s toploto. Njegova osnova je ponavadi glina, vendar obstajajo različne vrste z različnimi sestavami.

Navadna glina je keramična pasta. Tudi rdeča glina je vrsta keramičnega materiala, ki ima med svojimi sestavinami aluminijaste silikate. Ti materiali so tvorjeni z mešanico kristalne in / ali steklene faze.

Če so izdelani z enim kristalom, so enofazni. Polikristalni so, ko jih sestavljajo številni kristali.

Kristalna struktura keramičnih materialov je odvisna od vrednosti električnega naboja ionov in sorazmerne velikosti kationov in anionov. Večja kot je količina aniona, ki obdaja centralni kation, bolj stabilna bo nastala trdna snov.

Keramični materiali so lahko v obliki goste trdne snovi, vlaknin, finega prahu ali filma.

Izvor besede keramika najdemo v grški besedi keramikos, katere pomen je "zgorela stvar."

Tožilstvo

Predelava keramičnih materialov je odvisna od vrste materiala, ki ga je treba dobiti. Vendar pa je za izdelavo keramičnega materiala običajno potreben naslednji postopek:

1- Mešanje in mletje surovin

To je postopek, v katerem se surovine združijo in poskušajo homogenizirati njihovo velikost in porazdelitev.

2- Konformacija

V tej fazi testo dobi obliko in konsistenco, ki jo dosežemo s surovinami. Na ta način se poveča gostota mešanice, kar izboljša njene mehanske lastnosti.

3- oblikovanje

To je postopek, s katerim se ustvari reprezentacija ali slika (v tretji dimenziji) katerega koli resničnega predmeta. Za oblikovanje se običajno izvaja eden od teh postopkov:

Stiskanje

Surovina se stisne v matrico. Suho stiskanje se pogosto uporablja za izdelavo ognjevzdržnih izdelkov in elektronskih keramičnih komponent. Ta tehnika omogoča hitro izdelavo več kosov.

Barbonitno oblikovanje

Gre za tehniko, ki omogoča, da se stokrat ustvari enaka oblika brez napak ali deformacij.

Ekstrudiranje

To je postopek, med katerim se material potiska ali izvleče skozi matrico. Uporablja se za ustvarjanje predmetov z jasnim in fiksnim presekom.

4- Sušenje

Gre za postopek, ki je sestavljen iz nadzora izhlapevanja vode in kontrakcij, ki jih proizvede v kosu.

To je kritična faza postopka, saj je od njega odvisno, ali kos ohrani obliko.

5- Kuhanje

Iz te faze dobimo "torto". V tem postopku se kemična sestava gline spremeni, da postane krhka, a porozna v vodi.

V tej fazi mora toplota počasi naraščati, dokler ne dosežemo temperature 600 ° C. Po tej prvi fazi se izdelajo okraski, ko to želijo narediti.

Pomembno je zagotoviti, da se koščki ločijo znotraj pečice, da se izognemo deformacijam.

Lastnosti keramičnih materialov

Čeprav so lastnosti teh materialov v veliki meri odvisne od njihove sestave, imajo na splošno naslednje lastnosti:

• Kristalna struktura. Vendar pa obstajajo tudi materiali, ki te strukture nimajo ali jo imajo samo v določenih sektorjih.
• Imajo gostoto približno 2g / cm3.
• To so materiali z izolacijskimi lastnostmi električne energije in toplote.
• Imajo nizek koeficient raztezanja.
• Imajo visoko tališče.
• Na splošno so vodoodporni.
• Niso gorljivi niti oksidirajo.
• Trdi so, a hkrati krhki in lahki.
• Odporni so na stiskanje, obrabo in korozijo.
• Imajo zmrzal ali sposobnost, da prenesejo nizke temperature brez poslabšanja.
• Imajo kemično stabilnost.
• Zahtevajo nekaj poroznosti.

Razvrstitev: vrste keramičnih materialov

1- Rdeča keramika

Je najpogostejša vrsta gline. Ima rdečkasto barvo, ki je posledica prisotnosti železovega oksida.

Ko ga kuhamo, ga sestavljajo aluminat in silikat. Je najmanj predelana od vseh. Če se zlomi, je posledica rdečkasta zemlja. Prepustna je za pline, tekočine in maščobe.

Ta glina se običajno uporablja za opeke in tla. Njegova temperatura pečenja se giblje od 700 do 1000 ° C, pokrijemo pa ga s kositrovim oksidom, da dobimo vodotesno lončenino. Italijanski in angleški lončeni izdelki so narejeni iz različnih vrst gline.

2- Bela keramika

Je čistejši material, zato nimajo madežev. Njihova granulometrija je bolj nadzorovana in ponavadi so emajlirana na zunanji strani, da poveča svojo neprepustnost.

Uporablja se pri izdelavi sanitarij in namiznega pribora. Ta skupina vključuje:

Porcelan

Gre za material, ki je narejen iz kaolina, zelo čiste vrste gline, ki se ji dodajo feldspar in kremen ali kremen.

Kuhanje tega materiala poteka v dveh fazah: v prvi fazi ga kuhamo pri 1000 ali 1300 ° C; v drugi fazi pa lahko dosežemo 1800 ° C.

Porcelani so lahko mehki ali trdi. Pri mehkih pa prva faza kuhanja doseže 1000 ° C.

Nato se odstrani iz pečice, da se nanese glazura. Nato se vrne v pečico za drugo fazo, v kateri je postavljena najnižja temperatura 1250 ° C.

Pri trdih porcelanah se druga faza kuhanja izvaja pri višji temperaturi: 1400 ° C ali več.

In če naj bo okrašena, se določen okras izdela in postavi v pečico, vendar tokrat pri približno 800 ° C.

V industriji ima več možnosti za izdelavo predmetov za komercialno uporabo (na primer namizni pribor) ali za predmete za bolj specializirano uporabo (na primer izolacija v transformatorjih).

3- ognjevzdržni

Je material, ki lahko prenese zelo visoke temperature (do 3000 ° C), ne da bi se deformiral. Gre za gline, ki imajo velike dele aluminijevega oksida, berilija, torija in cirkonija.

Kuhajo se med 1300 in 1600 ° C in jih je treba postopoma ohlajati, da se preprečijo okvare, razpoke ali notranje napetosti.

Evropski standard DIN 51060 / ISO / R 836 določa, da je material ognjevzdržen, če se zmehča z minimalno temperaturo 1500 ° C.

Opeke so primer te vrste materiala, ki se uporablja za gradnjo peči.

4- očala

Kozarci so tekoče snovi na osnovi silicija, ki se ob ohlajanju strdijo v različnih oblikah.

V silikonsko osnovo se dodajo različne fluksne snovi glede na vrsto stekla, ki bo izdelano. Te snovi znižujejo tališče.

5- cementi

To je material, sestavljen iz apnenca in zmletega kalcija, ki postane trd, ko ga pomešamo s tekočino (po možnosti z vodo) in se lahko usede. Medtem ko je moker, ga je mogoče oblikovati do želene oblike.

6- Brusilna sredstva

So minerali z izredno trdnimi delci in med svojimi sestavinami imajo aluminij oksid in diamantno pasto.

Posebni keramični materiali

Keramični materiali so odporni in trdi, vendar so tudi krhki, zato so razvili hibridne ali kompozitne materiale z matrico iz fiberglasa ali plastike.

Za razvoj teh hibridov se lahko uporabljajo keramični materiali. To so materiali, sestavljeni iz silicijevega dioksida, aluminijevega oksida in nekaterih kovin, kot so kobalt, krom in železo.

Pri izdelavi teh hibridov sta uporabljeni dve tehniki:

Sintetizirani

Gre za tehniko, pri kateri se kovinski praški stisnejo.

Fry

S to tehniko zlitino dosežemo s stiskanjem kovinskega prahu skupaj s keramičnim materialom v električni peči.

V to kategorijo sodi tako imenovana kompozitna matrična keramika (CMC). Ti so lahko navedeni:

- Karbidi

Na primer volfram, titan, silicij, krom, bor ali ogljikovo ojačen silicijev karbid.

- Nitridi

Kot so silicij, titan, keramični oksinitrid ali sialon.

-

So keramični materiali z električnimi ali magnetnimi lastnostmi.

Štiri glavne uporabe keramičnih materialov

1- V vesoljski industriji

Na tem področju so potrebne lahke komponente, odporne na visoke temperature in mehanske zahteve.

2- V biomedicini

Na tem področju so uporabni za izdelavo kosti, zob, vsadkov itd.

3- V elektroniki

Kadar se ti materiali med drugim uporabljajo za izdelavo laserskih ojačevalcev, optičnih vlaken, kondenzatorjev, leč, izolatorjev.

4- V energetski industriji

Tam lahko na primer keramični materiali vsebujejo sestavine jedrskih goriv.

7 najbolj izstopajočih keramičnih materialov

1- glinica (Al2O3)

Uporablja se za zadrževanje staljene kovine.

2- Aluminijev nitrid (AIN)

Uporablja se kot material za integrirana vezja in kot nadomestek AI203.

3- borov karbid (B4C)

Uporablja se za izdelavo jedrskega oklepa.

4- silicijev karbid (SiC)

Uporablja se za premazovanje kovin zaradi odpornosti na oksidacijo.

5- Silicijev nitrid (Si3N4)

Uporabljajo se pri izdelavi sestavnih delov za avtomobilske motorje in plinske turbine.

6- titanov borid (TiB2)

Sodeluje tudi pri izdelavi ščitov.

7- Uranija (UO2)

Služi kot gorivo za jedrske reaktorje.

Reference

1. Alarcón, Javier (s / ž). Kemija keramičnih materialov. Pridobljeno od: uv.es
2. Q., Felipe (2010). Keramične lastnosti. Pridobljeno: konstructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014). Sestava in lastnosti keramike. Pridobljeno: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / ž). Kuhanje. Pridobljeno iz :ramicdictionary.com
5. Revija ARQHYS (2012). Keramične lastnosti. Pridobljeno: arqhys.com
6. Nacionalna tehnološka univerza (2010). Razvrstitev keramičnih materialov. Pridobljeno: Cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Nacionalna tehnološka univerza (s / ž). Keramični materiali. Pridobljeno: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedija (s / ž). Keramični material. Pridobljeno: es.wikipedia.org