MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Materiały ceramiczne  wiadomości
podstawowe
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Ceramika i szkło należą do materiałów
inżynierskich z jednej strony najstarszych
najwcześniej stosowanych przez człowieka,
charakteryzujących się największą odpornością
na działanie środowiska, a z drugiej strony są
to najbardziej nowoczesne materiały
opracowane dla przemysłu lotniczego,
kosmicznego i elektronicznego.
Materiały ceramiczne i szkła choć nie są
tak wytrzymałe jak metale, nie mają sobie
równych, jeżeli chodzi o odporność korozyjną i
odporność na ścieranie.
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Ceramikę stanowią materiały
nieorganiczne o jonowych i kowalencyjnych
wiązaniach międzyatomowych, wytwarzane
zwykle w wysokotemperaturowych procesach
zwiÄ…zanych z przebiegiem nieodwracalnych
reakcji.
Pomimo tego do tej grupy materiałów
zaliczane są również szkła oraz beton i
cement, chociaż przy ich wytwarzaniu
zachodzą nie wszystkie z tych procesów.
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Materiały ceramiczne należą
do najwcześniej wytwarzanych
materiałów przez człowieka.
Krzemienne narzędzia oraz
materiały budowlane z kamienia i
gliny były wykorzystywane już w
czasach prehistorycznych.
Najstarsze ze znanych wyrobów
ceramicznych pochodzÄ… z mezolitu,
a szersze wytwarzanie ozdobnych i
użytkowych wyrobów ceramicznych
rozpoczęło się około 10 000 lat
Naczynie dwuuszne
temu.
Anatolia
(2750-2300 p.n.e.).
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Wynalazki prehistoryczne
790 000 p.n.e.  ogień  Rów Jordanu,
11 000 p.n.e.  ceramika  Japonia
6200 p.n.e.  cegła suszona - Jerycho
6000 p.n.e.  koło
4000 p.n.e.  poczÄ…tki warzenia piwa
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Podstawowe własności materiałów ceramicznych
" korzystny stosunek masy do objętości,
" biokompatybilność
" wysoka temperatura topnienia,
" duża odporność korozyjna,
" duża stabilność termiczna oraz wytrzymałość mechaniczna
" wysoka wytrzymałość na ściskanie
" w podwyższonej temperaturze (żaroodporność, żarowytrzymałość),
" wysoka kruchość, twardość i związana z nią odporność na ścieranie,
" mała przewodność cieplna i elektryczna.
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Podstawowe własności materiałów ceramicznych
RODZAJ CERAMIKI Ttopnienia [ÚC] METALE
ŻAROODPORNE
Węglik hafnu HfC 4150
Węglik tantalu TaC 3850
Grafit C 3800
Węglik cyrkonu ZrC 3520
Węglik niobu NbC 3500
3370 Wolfram W
Azotek tantalu TaN 3350
Borak hafnu HfB2 3250
Węglik tytanu TiC 3120
Tlenek toru ThO2 3110
Borek cyrkonu ZrB2 3060
Borek tantalu TaB2 3000
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Podstawowe własności materiałów ceramicznych
RODZAJ CERAMIKI Ttopnienia [ÚC] METALE Å»AROODPORNE
2996 Tantal Ta
Borek tytanu TiB2 2980
Węglik wolframu WC 2850
Tlenek magnezu MgO 278
Tlenek cyrkonu ZrO2 2770
Azotek boru BN 2730
2622 Molibden Mo
Tlenek berylu BeO 2570
Węglik krzemu SiC 2500
2468 Niob Nb
Węglik boru B4C 2450
Tlenek glinu Al2O3 2050
Tlenek chromu Cr2O3 1990
Krzemian magnezu 1830
2MgO" SiO2
1800 Tytan Ti
1772 Platyna Pt
Krzemionka (krystobalit) 1715
SiO2
Tlenek tytanu TiO2 1605
1527 Żelazo Fe
1490 Kobalt Co
1455 Nikiel Ni
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Wiadomości ogólne
Postęp odnotowany w obszarze materiałów ceramicznych
sprawił, że ceramiki z natury kruche, w postaci niektórych
kompozytów z osnową ceramiczną, np. Si3N4 - SiC,
charakteryzują się odpornością na pękanie większą od
niektórych metali.
Chociaż większość materiałów ceramicznych jest
dobrymi izolatorami elektrycznymi i cieplnymi, to SiC i AlN
mają przewodność cieplną zbliżoną do metali, a FeO i ZnO są
półprzewodnikami.
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Ogólna klasyfikacja materiałów ceramicznych
(opracowano według K.G. Budinskiego)
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Zastosowanie głównych grup materiałów ceramicznych
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
W przeciwieństwie do metali wytrzymałość
materiałów ceramicznych i szkieł może się zmniejszać z
upływem czasu bez działania naprężeń cyklicznych, co
nazywamy zmęczeniem statycznym
Natomiast stosowanie materiałów ceramicznych w
wysokich temperaturach w połączeniu z ich wrodzoną
kruchością sprawia, że pojawia się problem pękania
spowodowanego szybkimi zmianami temperatury tzw.
szokiem cieplnym.
Zaletą wynikającą z charakteru wiązań
międzyatomowych jest to, że ceramiki są twarde, a zatem
sÄ… one odporne na zarysowania lub wgniecenia i dlatego sÄ…
odpowiednie do zastosowania jako materiały o dobrej
odporności na ścieranie i jako materiały ścierne do cięcia,
szlifowania i polerowania metali.
MATERIAA
Y CERAMICZNE I KOMPOZYTOWE
Przełom gruboziarnistej
Przełom drobnoziarnistej
ceramiki narzędziowej Al2O3.
ceramiki narzędziowej Al2O3.
Mikroskop skaningowy;
Mikroskop skaningowy;
powiększenie 4000 razy
powiększenie 4000 razy
Ceramika gruboziarnista z dużymi ziarnami
o wymiarach 50 -150 źm uzyskuje wytrzymałości na zginanie
70 MPa.
W przypadku ceramiki drobnoziarnistej z ziarnami o
wymiarach 2 źm może uzyskać wytrzymałość na zginanie nawet
do 450 MPa.