Materiały ceramiczne

1. Cechy (właściwości) charakterystyczne materiałów ceramicznych

- twarde i odporne na ścieranie, kruche, duża wytrzymałość na ściskanie ale mała na rozciąganie, wysoka temperatura topnienia, mała przewodność cieplna i elektryczna, dobra stabilność chemiczna i cieplna

1. Kruchość materiałów ceramicznych jest efektem:

- kowalencyjnego i jonowego charakteru wiązań

1. Mikrostruktura ceramiki inżynierskiej

- pory osłabiają materiał, ale przy zaokrąglonym kształcie koncentracja naprężeń nie jest zbyt duża

- najbardziej szkodliwe są mikropęknięcia występujące w większości ceramik

1. Do materiałów ceramicznych zaliczamy:

- ceramiki krystaliczne (tradycyjne krzemiany, wiele tlenków, związki nie zawierające tlenu (azotki, węgliki, borki)

- szkła

- ceramikę szklaną (dewitryfikaty)

1. Tlenek aluminium Al₂O₃ charakteryzuje się:

- dobrą wytrzymałością i sztywnością

- dobrą twardością i odpornością na ścieranie

- dobrą odpornością na korozję, także w wysokich temperaturach

- dobrą stabilnością temperaturową

- znakomitymi własnościami dielektrycznymi

1. Tlenek cyrkonu ZrO₂ charakteryzuje się:

- wysoką odpornością na kruche pękanie

- rozszerzalnością cieplną podobną do żeliwa (wyższa niż Al₂O₃)

- skrajnie wysoką wytrzymałością na ścieranie i korozję

- niską przewodnością cieplną

- przewodnictwem jonów tlenu

- bardzo dobrymi własnościami tribologicznymi (np. pierścienie ślizgowe)

1. Podwyższanie odporności na pękanie ceramiki Al₂O₃ wydzieleniami ZrO₂ polega na:

- przemianie martenzytycznej cząstek ZrO₂

1. Węglik krzemu SiC charakteryzuje się:

- bardzo wysoką twardością

- wysoką odpornością na ścieranie

- wysoką wytrzymałością i odpornością na korozję także w wysokich temperaturach (powyżej 1300st.C.)

- niskim współczynnikiem tarcia

- bardzo wysoką przewodnością cieplną (do 5x większą niż Al₂O₃), podobną do stopów Al., około 2x wyższą niż żeliwo

1. Mechanizmy wzmocnienia ceramicznych materiałów kompozytowych

- wzmocnienie dyspersyjne

- wzmocnienie przemianą

- wzmocnienie włóknami krótkimi – wiskerami

- wzmocnienie włóknami długimi

1. Porównanie charakterystycznych właściwości metali i materiałów ceramicznych

- stal: ρ=7,8g/cm³, wytrzymałość na ściskanie 360-700 MPa, E=200 GPa, twardość 200-400HB, max temp pracy 400st.C.

- materiały ceramiczne: ρ=2,25-5,98g/cm³, wytrzymałość na zginanie 30-1400 MPa, E=40-450 GPa, twardość 1200-3200HB, max temp pracy 1000-2000st.C.