Breve análise de materiais cerâmicos de engenharia comuns

A cerâmica de engenharia se refere ao termo geral de todos os tipos de cerâmica aplicados no campo da tecnologia de engenharia, incluindo cerâmica estrutural, cerâmica funcional e compósitos de matriz cerâmica. A cerâmica de engenharia, com sua resistência a altas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, estabilidade química e funções elétricas, térmicas, ópticas, magnéticas e outras funções exclusivas, ocupa uma posição muito importante no campo de novos materiais.

Cerâmica de óxido de alumínio

A cerâmica de alumina é uma das cerâmicas de engenharia mais amplamente pesquisadas e aplicadas, com alto ponto de fusão (2050 ℃) e alta dureza (hra), 90-92, bom desempenho de isolamento, resistividade de volume de até 1015 Ω, cm), boa estabilidade químicaetc.É amplamente utilizado como materiais estruturais de alta temperatura, materiais resistentes ao desgaste, materiais de isolamento elétrico e materiais resistentes a produtos químicos, como materiais de mobília de forno de alta temperatura, revestimento resistente ao desgaste e corpo abrasivo, revestimento elétrico a vácuo e substrato cerâmico, materiais de filme cerâmico de purificação de gás de combustão de alta temperatura, cerâmica química, cobertura de lente de produtos eletrônicos de cerâmica transparente, revestimento resistente ao desgaste e assim por diante.

A chave para a preparação de cerâmicas de alumina de alto desempenho está na pureza, na morfologia das partículas e na distribuição do tamanho das partículas do pó da matéria-prima. Nos últimos anos, a tecnologia de preparação de pó de alumina ultrafina ou nanométrica de alta pureza foi desenvolvida rapidamente com a crescente demanda por cerâmicas de alumina transparente e cristal de safira.As cerâmicas de alumina transparentes são preparadas a partir de pós ultrafinos de alta pureza com pureza de até 4N e tamanho de partícula inferior a 100nm, enquanto o crescimento do cristal de safira requer pureza de até 5N.

Cerâmicade zircônia

Entre todos os tipos de cerâmica de óxido metálico, a zircônia tem a melhor estabilidade em altas temperaturas e é mais adequada para revestimento cerâmico e produtos refratários de alta temperatura. A condutividade térmica da zircônia é a mais baixa entre os materiais cerâmicos comuns, e o coeficiente de expansão térmica é próximo ao dos materiais metálicos.

As características de endurecimento por mudança de fase da cerâmica de zircônia a tornaram um tópico de pesquisa importante da cerâmica plástica, e as excelentes propriedades mecânicas e termofísicas fazem dela uma excelente fase de reforço de compostos de matriz metálica. Atualmente, a cerâmica de zircônia perde apenas para a cerâmica de alumina no uso de várias cerâmicas de óxido de metal.

As cerâmicas de zircônia parcialmente estabilizada (PSZ, que geralmente usam nano pó de zircônia estabilizada com óxido de ítrio de 3% ω como matéria-prima) são atualmente os materiais cerâmicos de maior resistência e tenacidade.As cerâmicas PSZ têm tamanho de grão fino, alta resistência, boa tenacidade, alta resistência ao desgaste (geralmente de 5 a 10 vezes maior do que as cerâmicas de alumina) e apresentam boa autolubrificação. Como material de estrutura resistente ao desgaste, tem sido amplamente utilizado em moinho abrasivo, moinho de bolas, material de rolamento, junta artificial, cortador de cerâmica de uso diário e assim por diante.

Cerâmica de carbeto de silício

A cerâmica de carbeto de sil ício é o material cerâmico mais estudado e aplicado entre os materiais cerâmicos não óxidos. Como o silício e o carbono são ligados covalentemente para formar uma estrutura tetraédrica semelhante ao diamante, eles têm alta resistência, alta dureza, resistência à oxidação e excelente resistência à corrosão.As cerâmicas de carbeto de silício têm diferentes propriedades e campos de aplicação devido a seus diferentes processos de preparação, podendo ser usadas como material estrutural de alta temperatura, material refratário, material resistente ao desgaste de vedações mecânicas, material resistente à corrosão de ácidos e álcalis e material de troca de calor de alta temperatura, etc., devido a suas excelentes propriedades.

Cerâmica de nitreto de silício

A cerâmica de nitreto de silício (Si3N4) é um tipo de cerâmica de engenharia que se desenvolve rapidamente em cerâmicas sem óxido. A unidade estrutural tetraédrica [SiN4], formada pela ligação covalente entre o silício e o nitrogênio, faz com que a cerâmica tenha alta resistência, alta dureza, excelente resistência à oxidação e resistência à corrosão. O nitreto de silício é apresentado em duas formas cristalinas, alfa -Si3N4 na forma granular e beta -Si3N4 na forma pinprismática.O alfa-Si3N4 das partículas finas do tarugo pode ser convertido em beta-Si3N4 pinprismático na temperatura de sinterização, que atua como auto-endurecedor. Portanto, as cerâmicas de nitreto de silício têm maior resistência e tenacidade do que as cerâmicas de carbeto de silício, o que é mais adequado para a preparação de ferramentas cerâmicas de meio de moagem, rolamentos e outros produtos cerâmicos que exigem alta resistência e tenacidade.

A cerâmica de nitreto de silício tem excelente dureza vermelha, especialmente adequada para corte ou retificação em alta velocidade em máquinas-ferramentas CNC de alta velocidade.

Cerâmica de quartzo

As cerâmicas de quartzo, também conhecidas como cerâmicas de quartzo fundido, têm baixo coeficiente de expansão térmica e excelente resistência a choques térmicos. Além da moldagem e do rejuntamento tradicionais de cerâmicas de quartzo, a tecnologia de moldagem por injeção de gel desenvolvida nos últimos anos também foi aplicada, e a tecnologia foi usada com sucesso para fabricar rolo de endurecimento horizontal de vidro, tijolo de porta de forno de vidro flutuante e outras cerâmicas de quartzo de grande porte.

Os campos de aplicação da cerâmica de quartzo incluem metalurgia, engenharia elétrica, vidro, aviação, energia fotovoltaica e outros setores. Além disso, é amplamente utilizada como cadinho de fusão de silício monocristalino e silício policristalino e radome para mísseis.

Cerâmica de nitreto de alumínio

A cerâmica de nitreto de alumina é um tipo de material cerâmico com alta condutividade térmica e isolamento. Ela tem as características de alta resistência, alta dureza e resistência a altas temperaturas. Portanto, tem vantagens exclusivas em substratos de dissipação de calor para circuitos integrados de alta potência e componentes eletrônicos. O pó de nitreto de alumínio com alta pureza, desempenho estável, tamanho de partícula fino e distribuição estreita de tamanho de partícula e uma pequena quantidade de AIDS de sinterização (óxido de ítrio nanométrico), combinado com o processo de sinterização por prensagem a quente, é uma solução técnica ideal para a preparação de cerâmicas de nitreto de alumínio de alta condutividade térmica.

Cerâmica de nitreto de boro

Atualmente, as cerâmicas de nitreto deboro hexagonal são usadas principalmente em materiais de isolamento de alta temperatura, enchimento avançado de batom, materiais de lubrificação (como o agente de liberação do molde de prensagem a quente) e cadinho para fusão de metal, enquanto as cerâmicas de nitreto de boro cúbico são usadas principalmente para fabricar ferramentas de corte, abrasivos e materiais abrasivos ou de polimento.

O nitreto de boro hexagonal é branco, com estrutura semelhante à do grafite, e tem muitas propriedades semelhantes às do grafite, como baixa dureza e lubricidade. O nitreto de boro hexagonal é um dos materiais com condutividade térmica muito alta em materiais cerâmicos, a condutividade térmica é 10 vezes maior que a do quartzo, e a condutividade térmica de produtos prensados a quente (como o nitreto de boro prensado a quente) com alta condutividade térmica é de 33W/M.O nitreto cúbico de boro tem uma estrutura semelhante à do diamante e é o segundo material superduro, cuja dureza só fica atrás da do diamante atualmente.