Materiały Ceramiczne – Paweł

Cermetale -

W literaturze zachodniej nazwa cermet (w polskim słownictwie

technicznym – cermetal) pochodzi od pierwszych liter słow: CERamika i METal.
Tak więc komponenty ceramiczne i metal wiążący są głownymi składnikami tych
materiałow.
Cermetale swymi początkami sięgają I poł. XXw. To w 1931r wyprodukowano
pierwsze cermetale pod nazwą Titanic S.

Klasyfikacja cermetali

Cermetale mogą być klasyfikowane ze względu naudział głownych składnikow na:
● węgliki
● węglikoazotki
● azotki
● tlenki
● borki
● rożne związki zawierające węgiel

Wytwarzanie cermetali

Cermetale wytwarzane są metodą metalurgii proszkow. Formowane są najczęściej
poprzez prasowanie jednoosiowe. Spiekanie w zależności od składu chemicznego
przebiega przeważnie w temp. 1670-1820 K w piecu prożniowym pod ciśnieniem
zewnętrznym (HIP), w celu zmniejszenia porowatości.

Właściwości mechaniczne i fizyczne cermetali

● mała gęstość (najczęściej 6-7,7 g/cm3)
● duża twardość i odporność na zużycie
● wystarczająca duża odporność na pękanie
● duża wytrzymałość na zginanie = duża ciągliwość
● duża stabilność krawędzi skrawających

Cermetale pokryte twardymi warstwami

Cermetale podobnie jak węgliki spiekane, są w ostatnich latach pokrywane
twardymi warstwami, przy czym najczęściej stosowane są pokrycia
wielowarstwowe typu TiN-Al203-TiN, nakładane techniką PVD lub metodą PACVD.

Ceramika narzędziowa –

to materiał inżynierski wytwarzany z takich surowcow jak:

● jednofazowy tlenek aluminium - Al2O3
● azotek krzemu - Si3N4
● wielofazowe mieszaniny tych faz z twardymi tlenkami, azotkami i/lub węglikami

Materiały Ceramiczne – Paweł

Ogolne właściwości narzędziowych materiałow ceramicznych
Zalety:

● mała przewodność elektryczna i
cieplna
● mała gęstość
● duża wytrzymałość w wysokich
temperaturach
● duża wartość wspołczynnika
sprężystości wzdłużnej

Wady:

● duża kruchość
● mała odporność na pękania

Podział ceramiki narzędziowej

Do ceramiki narzędziowej należą następujące grupy materiałów:
● Ceramika tlenkowa – oparta na tlenku aluminium (tzw. ceramika biała)
● Ceramika mieszana – tlenkowo-węglikowa (tzw.ceramika czarna)
● Ceramika umocniona whiskerami
● Ceramika azotkowa (tzw. ceramika szara)
● SiAlON

Tlenkowe materiały ceramiczne –

czysta ceramika tlenkowa Al203 tzw. ceramika

biała
To najbardziej znana i najstarsza grupa ceramiki narzędziowej. Podstawowym
składnikiem jest tlenek aluminium Al2O3, odznaczający się dużą twardością i
odpornością naściskanie.

Ceramika ta charakteryzuje się:

● dużą odpornością na zużycie ścierne
● dużą twardością (ok. 2100 HV)
● dużą odpornością na zużycie chemiczne

Ceramika mieszana, tlenkowo-węglikowa tzw. ceramika czarna

Otrzymywana jest poprzez udział w strukturze ceramiki Al203 dodatkow TiC
oraz/lub TiN. Ma ona kolor czarny, uzyskany dzięki węglikowi tytanu.
Własności:
● zwiększona ciągliwość za sprawą węglikow tytanu

Materiały Ceramiczne – Paweł

● wzrost odporności na zużycie ścierne i erozyjne

Ceramika tlenkowa umocniona whiskerami SiC

Powstaje przez zastosowanie dodatku bardzo wytrzymałych whiskerow SiC do
ceramiki Al2O3
najczęściej z domieszką ZrO2. Wytwarzanie tej ceramiki oparte jest na
zmodyfikowanej technologii metalurgii proszkow. Przy czym optymalna zawartość
whiskerow wynosi
ok. 20% wagowych.

Właściwości ceramika tlenkowej umocnionej whiskerami SiC

● duża twardość
● wytrzymałość na zginanie
● odporność na pękanie

Ceramika azotkowa Si3N4 – tzw. ceramika szara

Czysty azotek krzemu Si3N4 wykazuje w wielu rodzajach zastosowań, prawie
idealne właściwości. Silnie kowalencyjne wiązanie zapewnia mu między innymi:
● duża wytrzymałość
● duża twardość i odporność na utlenianie
● dobra przewodność cieplna

SiAlON β

Jest to klasa materiałow zaliczanych do ceramiki stopowe
Nazwa tego materiału pochodzi od pierwszych liter symboli pierwiastkow
wchodzących w
jego skład (Silicon-Aluminium-Oxy-Nitid).

W rezultacie SiAlON łączy w sobie zalety ceramiki azotkowej itlenkowej:
● duża odporność na utlenianie
● odporność na pełzanie do 1670 K