- 1 -

P

P

o

o

r

r

ó

ó

w

w

n

n

a

a

n

n

i

i

e

e

w

w

ł

ł

a

a

s

s

n

n

o

o

ś

ś

c

c

i

i

g

g

ł

ł

ó

ó

w

w

n

n

y

y

c

c

h

h

m

m

a

a

t

t

e

e

r

r

i

i

a

a

ł

ł

ó

ó

w

w

c

c

e

e

r

r

a

a

m

m

i

i

c

c

z

z

n

n

y

y

c

c

h

h

Ceramikę stanowią materiały o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach
międzyatomowych, wytwarzane zwykle w wysokotemperaturowych procesach
związanych z przebiegiem nieodwracalnych reakcji fizykochemicznych. Ta
prezentacja ma służyć jako materiał dydaktyczny, w którym opisana jest część
własności materiałów ceramicznych. Materiały te mają wiele cech wspólnych, ale
jednak różnią się od siebie. Różnice te klasyfikują nam materiały ceramiczne i
nadają tym materiałom konkretne zastosowania.

Własno

ś

ci fizyczne

- 2 -

- 3 -

- 4 -

W

ł

asno

ś

ci mechaniczne

- 5 -

Od działaj

ą

cej siły i od odległo

ś

ci pomi

ę

dzy podporami zale

ż

y warto

ść

momentu gn

ą

cego, natomiast wska

ź

nik wytrzymało

ś

ci zale

ż

y od geometrii

przekroju.

Udarno

ść

– jest to cecha okre

ś

laj

ą

ca odporno

ść

na gwałtowne obci

ąż

enia.

Jak wiadomo cz

ęś

ci maszyn nara

ż

one s

ą

na działanie sił dynamicznych.

Próba udarno

ś

ci polega na złamaniu jednym uderzeniem młota

wahadłowego Charpy’ego, próbki z naci

ę

tym karbem (w kształcie litery U –

rys a, lub V – rys b) podpartej swobodnie na obu ko

ń

cach i pomiarze pracy

jej złamania.

Uderzenie w próbk

ę

nast

ę

puje z przeciwległej strony karbu. Jako wynik

próby udarno

ś

ci podaje si

ę

zu

ż

yt

ą

energi

ę

K (J) na złamanie próbki.

Odporno

ść

na udary cieplne

- Nowoczesna ceramika

wysokotemperaturowa znajduje zastosowanie w elementach silników
spalinowych, gdzie nara

ż

ona jest na gwałtowne zmiany temperatury i

napr

ęż

e

ń

. Powszechnie wiadomo,

ż

e materiały ceramiczne s

ą

wra

ż

liwe na

gwałtowne zmiany temperatury objawiaj

ą

ce si

ę

ich p

ę

kaniem. Odporno

ść

na udary cieplne dla ceramiki waha si

ę

od 80°C dla szkła sodowego, do

500°C dla azotku krzemu. Testem na odporno

ść

na zmiany temperatury

jest wrzucenie do zimnej wody próbek ceramicznych, nagrzewanych do
coraz to wy

ż

szych temperatur. Miar

ą

odporno

ś

ci na udary cieplne jest

maksymalna ró

ż

nica temperatur jak

ą

próbka wytrzymuje.

- 6 -

Twardo

ść

-Twardo

ść

jest to zdolno

ść

materiału do przeciwstawiania

si

ę

odkształceniom plastycznym (zarysowania, wgniecenia itp.)

Oddziaływania mechaniczne przy miejscowym wywieraniu nacisku na mał

ą

jego powierzchni

ę

. Do oznaczenia twardo

ś

ci u

ż

ywa si

ę

skali Mohsa.

- 7 -

W

ł

asno

ś

ci elektryczne i magnetyczne

Przenikalno

ść

elektryczna wzgl

ę

dna

- Przenikalno

ść

elektryczn

ą

mo

ż

na, zatem (zgodnie ze wzorem) opisa

ć

jako stosunek

pojemno

ś

ci kondensatora c

x

, mi

ę

dzy okładkami, którego znajduje si

ę

materiał ceramiczny, do pojemno

ś

ci tego samego kondensatora c

0

z

pró

ż

ni

ą

mi

ę

dzy okładkami.

Wytrzymało

ść

elektryczna

- (wytrzymało

ść

dielektryczna) jest to

wła

ś

ciwo

ść

dielektryka okre

ś

laj

ą

ca jego odporno

ść

na wyst

ą

pienie

przebicia elektrycznego. Liczbowo równa zwykle najmniejszej warto

ś

ci

napi

ę

cia powoduj

ą

cego przebicie w warstwie o jednostkowej grubo

ś

ci.

Typowe izolatory ceramiczne posiadaj

ą

wytrzymało

ść

elektryczna rz

ę

du 30

kV/min.

W

ł

asno

ś

ci chemiczne

Ceramika nale

ż

y do materiałów o najwy

ż

szej odporno

ś

ci korozyjnej.

Wła

ś

ciwo

ś

ci chemiczne ceramiki s

ą

ś

ci

ś

le zwi

ą

zane z korozj

ą

i wpływem

ś

rodowiska, w którym si

ę

znajduj

ą

. Bardzo dobr

ą

odporno

ść

na działanie

silnych kwasów wykazuj

ą

szkła, A1

2

O

3

, SiC, Si

3

N

4

, SiO

2

, słabsz

ą

MgO,

ZrO

2

. Bardzo dobr

ą

odporno

ść

na działanie silnych zasad wykazuj

ą

ZrO

2

,

A1

2

O

3

, gorsz

ą

odporno

ść

ma SiC, Si

3

N

4

, a nieodporne lub słabo odporne

s

ą

SiO

2

i ceramika szklana. Wszystkie rodzaje ceramiki odporne s

ą

na

działanie roztworów organicznych. Zdolno

ść

do reagowania materiałów z

tlenem mo

ż

na oceni

ć

, mierz

ą

c energi

ę

konieczn

ą

do zaj

ś

cia reakcji:

METAL + TLEN + ENERGIA = TLENEK MATALU

Warstwa tlenków utworzona na powierzchni materiału, zmniejsza szybko

ść

utleniania wskutek korozyjnego działania

ś

rodowiska działa jak bariera

oddzielaj

ą

ca atomy tlenu i materiału rodzimego. Przez szybko

ść

utleniania

mierzymy przyrost masy materiału, który si

ę

utlenił okre

ś

lonym czasie,

poniewa

ż

utlenianie polega na przył

ą

czaniu atomów tlenu do powierzchni

materiału. Pomiar szybko

ś

ci utleniania wykonuje si

ę

zazwyczaj w

podwy

ż

szonych temperaturach, w których ro

ś

nie szybko

ść

utleniania