1. co zaliczamy do materiałów ceramicznych

2. ceramika i szkoło

3. historia

4. charakterystyka: glina, co to ilasta, kaolin, kwarcyty pisaki kwarcowe, skalenie

5. własności ceramiki

6. materiały ceramiczne jonowe

7. ceramiki kowalencyjne

8. wytwarzanie

9. kolejność podczas wypalania

10. formowanie metodą RAMA

11. Suszenie

12. rodzaje wody w masie: błonkowa, kapilarna, adsorpcyjną

13. Wypalanie materiałów ceramicznych

14. model procesu spiekania zbioru cząstek

15. Obróbka końcowa materiałów ceramicznych

16. klasyfikacja materiałów ceramicznych

17. produkty i materiały ceramiczne

18. ceramika porowata

19. kamionka terakota i klinkier

20. porcelana

21. Porcelana elektrotechniczna

22. fajans

23. ceramika inżynierska

24. zastosowanie

25. Prasowanie

26. prasowanie wypływowe i walcowanie

27. Wtryskiwanie

28. Odlewanie zawiesin wodnych

29. Spiekanie pod ciśnieniem Metoda HIP

30. Metody wytwarzania tlenków aluminium Metoda Bayera, Metoda Grzymka

31. ZALETY KOMPOZYTÓW O OSNOWIE METALOWEJ

32. RODZAJE OSNOWY METALOWEJ

33. Stopy srebra i miedzi

34. Stopy niklu

35. kompozyty wzmocnione cząsteczkami własności

36. kompozyty włókniste

37. kompozyty in situ

1. -ceramikę inżynierską -ceramikę porowatą -szkła -ceramikę szklana -cermetale 2. należą do materiałów inżynierskich z jednej strony najstarszych najwcześniej stosowanych przez człowieka charakteryzujących się największa 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. 3. materiały ceramiczne należą do najwcześniej wytwarzanych materiałów przez człowieka. krzemienne narzędzia oraz materiały budowlane z kamienia i gliny były wykorzystywane już w czasach prehistorycznych, naczynie z gliny zaczęto wypalać ok. 8000 lat p.n.e. Najstarsze ze znanych wyrobów ceramicznych pochodzą z mezolitu, a szersze wytwarzanie ozdobnych i użytkowych wyrobów ceramicznych rozpoczęło się około 10000 lat temu. 4. GLINA: Drobnoziarnista skała powstała głównie w skutek zwietrzenia zawierająca przede wszystkim drobnoziarniste krystaliczne materiały ilaste, tj. uwodnione glinokrzemiany warstwowe, a także resztkowy kwarc skaleń i łyszczyki (miki) KAOLIN: tym gliny wyróżniający się szczególnie wysoką zawartością warstwowego minerału ilastego: kaohrutu A;4[Si4O10](OH)8 KWARCYTY PIASKI KWARCOWE: odpowiednio bita i sypka skała złożona z ziaren kwarcu SKALENIE: skała występująca w naturze w postaci kryształów mieszanych ortoklazu, albitu 5. -zwykle twarde -kruche-o wysokiej temperaturze topnienia -małej przewodności cieplnej i elektrycznej -dobrej stabilności chemicznej i cieplnej -dużej wytrzymałości na ściskanie -odporność korozyjna 6. są to najczęściej związki metalu z niemetalami, tj. chlorek sodu, tlenek aluminium, dwutlenek cyrkonu, tlenek magnezu. w ceramikach tych metal i niemetal mają ładunki elektryczne o różnych znakach 7. są to związki dwóch niemetali lub jednego pierwiastka np krzem lub węgiel. w ceramikach tych atomy związane są ze sobą na drodze wymiany przez nie elektronów. przykładem może być diament oraz szkło 8. ogólnie metody wytwarzania mat. Cer. nie zmieniły się od czasów starożytnych i możemy je podzielić na cztery podstawowe stadia: -przygotowanie surowców -formowanie -wykańczanie wyrobów -utwardzenie kształtu i kształtowanie własności wyrobu 9. podczas wypalania kolejność podstawowych stadiów procesu ceramicznego nie zawsze jest taka sama dla wszystkich materiałów ceramicznych.:CERAMIKA WŁAŚCIWA 1.PROSZEK -->2. FORMOWANIE-->3.OGRZEWANIE SZKŁO: 1.PROSZEK-->2.OGRZEWANIE-->3.FORMoWANIE wytwarzania materiałów ceramicznych obejmuje cztery zasadnicze stadia: 1. wytwarzanie mas 2.formowanie 3.suszenie 4.wypalanie 10. a) kęs masy plastycznej w formie, b) prasowanie c) podniesienie uformowanego wyrobu z górną I częścią formy d) oddzielenie wyrobu od formy e) odparowanie wilgoci z formy gipsowej. 11. Proces suszenia po uformowaniu mas ceramicznych i stosuje się w celu odparowania wody. która była użyta do formowania. Zabieg należy wykonać przed wypalaniem ze względu na to, że woda, która znajduje się w uformowanej masie wyparowała by zbyt szybko podczas wypalania, powodując pękanie czerepu. 12. Rozróżnia się trzy rodzaje wody znajdującej się w uformowanej masie: - wodę swobodną (inaczej zwana blankową, oddziela ona od siebie ziania materiału, tworzą się w ten sposób powłoki na ziarnach). - wodę kapilarną (zwana inaczej wodą porów, woda ta wypełnia pory). - wodę adsorpcyjną (jest to woda, która gromadzi się na powierzchni cząstek). Każdy z wymienionych rodzajów wody odparowuje z uformowanej masy ceramicznej z różną prędkością. Najłatwiej odparowuje woda swobodna, a najtrudniej woda adsorpcyjna. 13. Aby uzyskać tworzywo ceramiczne o odpowiednich własnościach należy poddać półfabrykat wypalaniu. Podczas wypalania zachodzą procesy fizyczne, chemiczne, a także zmiany struktury krystalograficznej Zazwyczaj po wypaleniu materiał ceramiczny ma wyższą wy wytrzymałość mechaniczną. ---Proces wypalania materiałów ceramicznych polega na ogrzewaniu wyrobów (w powietrzu, w atmosferze gazów spalinowych, w atmosferze gazów ochronnych) przetrzymaniu ich w temperaturze podgrzania i ochłodzeniu. Wypalanie materiałów ceramicznych można przedstawić na krzywej wypalania. 14. Model procesu spiekania zbioru cząstek a) położenie cząstek po operacji formowania z przyłożeniem I ciśnienia. b) zmniejszenie się objętości porów i wzrost upakowania | ziam. c) ogólny skurcz i zagęszczenie, zanik drobnych porów. d) wzrost cząstek i przemieszczanie się granic międzyziarnowych, skupienie się porów na granicach i ziarn. 15. Obróbka końcowa materiałów ceramicznych obejmuje szereg operacji, takich jak: szkliwienie, wygładzanie powierzchni. odcinanie nadlewów, szlifowanie, wycinanie czy łączenie. Operacje te stosowane są w celu polepszenia własności mechanicznych materiałów ceramicznych, a także w celach dekoracyjnych.16. Większość materiałów ceramicznych są to związki tlenu, węgla lub azotu z pierwiastkami takimi jak aluminium i krzem, które są najczęściej spotykane w skorupie ziemskiej. Najczęściej stosowane są w postaci: tlenków, węglików, azotków, borków, fluorków i grafitu. 17. - materiały ogniotrwałe - materiały węglowe, grafit - materiały budowlane - posadzki - materiały ścierne - narzędzia skrawające - elementy konstrukcyjne - szkło - porcelana stołowa, porcelit, fajans, - ceramika elektrotechniczna 18. Ceramika porowata określana jest również tradycyjna, klasyczną lub wielkotonażową z tego względu, że zwykle obejmuje masowo produkowane materiały budowlane, ogniotrwałe lub stosowane m.in. w technice sanitarnej, w tym porcelanę, kamionkę, dachówkę i cegłę Ceramika porowata obejmuje produkty z gliny oraz materiały ogniotrwałe charakteryzuje się sporym udziałem Bazy szklistej otaczającej składniki krystaliczne, utworzone , głównie z Al2O3, oiO, i H20 występujących w różnych proporcjach (pochodzących głównie z gliny, krzemionki lub kwarcu, skalenia lub kaolinu). 19. Terakota jest materiałem ceramicznym składającym się z gliny ogniotrwałej, skalenia, piasku kwarcowego i tlenków metali (pigmentów), wypalanym w ok 1200°C i cechującym się dużą odpornością na ścieranie. Jest stosowana na płytki podłogowe i dekoracyjne. Klinkier jest materiałem ceramiczny wytwarzanym z glin żelazistych. wapienno -żelazistych lub wapienno— magnezjowych, wypalanym w ok. 1300°C. o dużej wytrzymałości i udarności, malej porowatości i nasiąkliwości, stosowanym jako materiał drogowy, budowlany i posadzkowy 20. Porcelana jest spiekanym materiałem ceramicznym I z mulitu (3AK03 + 2SiO2), kwarcu i szkła skaleniowego i dzieli się na: - twardą- miękką Porcelanę wypala się: - jednokrotnie w temperaturze 850+1000°C (nieszkliwiona). - dwukrotnie (szkliwiona) w temperaturze 1280+1320°C. - twardą w 1350+1460°C. Formowanie porcelany następuje: - z masy lejnej przez odlewanie w formach gipsowych - z masy plastycznej przez toczenie lub prasowanie. Do szkliwienia służą najczęściej szkliwa skaleniowe, a ferby naszkliwne do zdobienia Twarda porcelana biskwitowa bez szkliwa, która może być barwiona, stosowana jest głównie jako dekoracyjna, np. na figurki lub płaskorzeźby, jest wytwarzana z kaolmu (ok. 50%). kwarcu (ok 25%) i skalenia (ok 25%). W zależności od zastosowania porcelanę dzieli się na:- stołową. - artystyczną. - elektrotechniczną. - laboratoryjną - dentystyczną. Formowana jest przez odlewanie wylewne lub nalewane w formach gipsowy lub przez toczenie i dwukrotnie wypalana, w wyższej temperaturze, po nałożeniu szkliwa zwykle przezroczystego skaleniowego, po czym zdobionego przez malowanie. 21. Porcelana elektrotechniczna twarda o barwie białej lub kremowej zawiera więcej substancji ilastej i możliwie mało tlenków sodu i potasu, jest pokrywana szkliwem o specjalnym składzie, najczęściej w trakcie jednokrotnego wypalania w ok. 1450°C. Ze względu na dużą rezystywność i wytrzymałość na ściskanie ok. 400-550 MPa. jest głównie stosowana na izolatory niskiego napięcia. Porcelana elektrotechniczna z dodatkami związków cyrkonu jest stosowana na izolatory wysokiego napięcia. 22. Fajans jest tworzywem ceramicznym o barwie białej lub kremowej, porowatym i przeważnie pokrywanym szkliwem, cechującym się skłonnością do nasiąkania wodą i znacznie mniejszą wytrzymałością od porcelany Wytwarza się go z glin fajansowych z dodatkami m in. kwarcu i skalenia. Formuje się go podobnie jak porcelanę i wypala dwukrotnie w temperaturze ok. 1250°C i następnie po szkliwieniu w 1050°C. Szkliwo fajansu z czasem pęka. nasiąka wodą i trwale brudzi się. Wytwarza się fajans m.in. stołowy, sanitarny, techniczny, twardy, szamotowy*. Najlepszym gatunkiem jest fajans twardy (zawierający do 40% kwarcu), o wytrzymałości na zginanie dochodzącej do 23 MPa i porowatości ok. 25%. stosowany na płytki łazienkowe, naczynia domowe i sprzęt sanitarny. 23. Ceramika inżynierska, określana również jako ceramika specjalna lub ceramika drobnoziarnista, wytwarzana jest w wyniku spiekania, w wysokiej temperaturze, bez udziału fazy ciekłej, bardzo czystych związków. takich jak: - tlenki. - węgliki. - azotki i wykazuje w stanie stałym postać krystaliczną bez udziału fazy szklistej oraz prawie teoretyczną gęstość. Ceramiczne materiały konstrukcyjne są stosowane na części, które powinny charakteryzować się dobrą odpornością na ścieranie i dobrymi własnościami mechanicznymi oraz odpornością na korozję w wysokich temperaturach. Z tych materiałów wytwarza się części silników - spalinowych. - odrzutowych. - turbinowych 24. Duża grupa nowoczesnych materiałów ceramicznych znajduje niekonwencjonalne zastosowanie ze względu na ich funkcjonalność, gdzie wykorzystuje się ich dużą odporność korozyjną w wysokich temperaturach oraz szczególne własności: - elektryczne. - magnetyczne. - optyczne. jak też ich zdolność do katalizy reakcji chemicznych, do spełniania roli sensorów wykrywających gazy trujące i do zastępowania zużytych części organizmu ludzkiego. Medycyna - osprzęt laboratoryjny - protezy - materiały stomatologiczne Wytwarzanie - narzędzia skrawajace - elementy odporne na ścieranie i korozje - ceramika szklana - magnesy - włókna optyczna - światłowody 25. Prasowanie W jednoosiowym prasowaniu proszki ceramiczne tworzą mieszaninę z lepiszczem organicznym i środkami poślizgowymi. Otrzymane w ten sposób kształtki poddaje się następnie spiekaniu w temperaturze 1473 - 2073 K. W celu zwiększenia wytrzymałości prasowanych kształtek należy prasowanie przeprowadzać izostatycznie. 26. Prasowanie wypływowe i walcowanie - Substancja wyjściowa w tym procesie to masa lepko-plastyczna, składająca się z proszków ceramicznych z odpowiednim dodatkiem żywic termoplastycznych. Formowanie takiej masy przeprowadza się poprzez prasowanie lub walcowanie wypływowe, na dowolne kształtowniki. - Następnie materiał wygrzewa się w temperaturze do 573K. Ma to na celu pozbawienia kształtowników dodatków organicznych. - Kolejnym etapem wytwarzania jest spiekanie w temperaturze 1473 - 2077 K. 27. Wtryskiwanie Proszki ceramik miesza się z żywicami zwiesiny. Uplastycznioną masę poddaje się wtryskowi do odpowiednio wykonanej formy zapewniającej otrzymanie żądnego kształtu. Metodą tą wykonuje się małe elementy o skomplikowanych kształtach. 28. Odlewanie zawiesin wodnych W metodzie tej stosuje się formy z higroskopijnych gipsów pochłaniających wodę. W operacji tej następuje formowanie elementów, które są z reguły małe i o skomplikowanych kształtach. Następnym etapem jest spiekanie w temperaturach analogicznych do poprzednich metod z przystankiem w temperaturze poniżej 573 K. w celu osuszenia i wypalenia części organicznych. 29. Spiekanie pod ciśnieniem Metoda HIP - metoda izostaty cznego spiekania na gorąco, która jest także stosowana do dogęszczania elementów wykonanych innymi metodami 30. Metody wytwarzania tlenków aluminium- Metoda Bayera Wodorotlenkowa ruda glinowa poddawana jest suszeniu i wypalaniu w celu usunięcia części organicznych. Dokonuje się tego w piecach obrotowy ch w temperaturze 473 - 573 K. Następnie otrzymana substancja jest poddaw ana zmieleniu i oddziaływaniu wodorotlenku sodu w autoklawach, w temperaturze 423 - 443 K. pod ciśnieniem 5 - 7 at. w celu oddzielenia skały płonnej oraz denkow metali jako nierozpuszczalnej zawiesiny. Metoda Grzymka Następnie pył poddaje się ługowaniu umiarkowanym roztworem sody, w wyniku, czego do roztworu sody przechodzi glinian sodowy, który po poddaniu karbonizacji dwutlenkiem węgla przechodzi w czysty Al2O3 Tlenek glinu otrzymywany tą metodą posiada dużą zaletę - niski koszt produkcji. Zastosowanie tlenku aluminium Narzędzia skrawające - jako osnowy metaliczne stosuje się stopy: aluminium, magnezu, tytanu ołowiu, cynku, srebra, niklu i miedzi 31. ZALETY KOMPOZYTÓW O OSNOWIE METALOWEJ - mała gęstość, - duża wytrzymałość i sztywność, - określone wartości wytrzymałości i sztywności, - określona wartość przewodności i rozszerzalności cieplnej. 32. RODZAJE OSNOWY METALOWEJ 1. Stopy metali lekkich ( Al, Mg) 2. Stopy srebra (Ag) i miedzi (Cu) 3. Stopy niklu (Ni) 4. Stopy ołowiu (Pb) i cynku (Zn) Stopy metali lekkich (Mg, Al, Ti) Charakteryzują się małą gęstością, niską temperaturą topnienia i stosunkowo łatwą technologią wytwarzania Kompozyty z osnową metali lekkich wykazują duży wzrost modułu właściwego i wytrzymałości właściwej w wyniku jednoczesnego wzrostu wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości E, przy zachowaniu niskiego ciężaru. Dzięki ich małej gęstości są stosowane głównie w przemyśle lotniczym i samochodowym: odznaczają się poza tym niską temperaturą topnienia i stosunkowo łatwą technologią wytwarzania. 33. Stopy srebra i miedzi - Stopy te charakteryzują się korzystnymi właściwościami cieplnymi i elektrycznymi. - Stopy miedzi stosowane są ze względu na wysokie własności wytrzymałościowe. - Stopy srebra cechują się dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, odpornością korozyjną w atmosferze powietrza i wilgoci oraz na wiele zasad i kwasów organicznych. 34. Stopy niklu - to stopy przeznaczone na kompozyty żarowy trzy małe, stosowane np.: na łopatki turbin. Żarowytrzymałe stopy niklu zawierają główne dodatki do 20% Cr lub do 20% Mo i do 10% Fe, oraz niewielkie dodatki Si, Mn, Ti, V lub W. 35. Własności użytkowe metalowych kompozytów wzmocnionych cząstkami, takie jak odporność na ścieranie i współczynnik tarcia, są zależne od: - udziału objętościowego cząstek, - materiału wzmocnienia, - wielkości cząstek i ich rozmieszczenia w osnowie. WŁASNOŚCI KOMPOZYTÓW WZMACNIANYCH CZĄSTKAMI - odporne na ścieranie - zbrojenie cząstkami tlenków i węglików, - ślizgowe - zbrojenie cząstkami grafitu lub miki, - o podwyższonej wytrzymałości, - o podwyższonej temperaturze pracy. 36. KOMPOZYTY WŁÓKNISTE Do wytwarzania kompozytów włóknistych stosuje się włókna: - włókna metalowe: wolframowe, molibdenowe, tytanowe - włókna ceramiczne: węglowe, korundowe, z węglika krzemu METODY WYTWARZANIA BEZPOŚREDNIA: • metoda in situ POŚREDNIE: - osnowa znajduje się w stanie ciekłym - zalewanie, nasycanie, natryskiwanie - oba komponenty znajdują się w stanie stałym - walcowanie, wyciskanie - osnowa znajduje się w stanie stałym lub ciekłym w zależności od przyjętego wariantu technologicznego - metalurgia proszków 37. KOMPOZYTY IN SITU powstają w wyniku zastosowania do specjalnie wybranych stopów krystalizacji zorientowanej. Skutkiem tego procesu jest otrzymanie w całej objętości równoległego, ukierunkowanego rozmieszczenia faz. Osnowę stanów, tutaj faza liczniejsza, natomiast faza mniej liczna stanowi zbrojenie ZALETY - otrzymywanie kompozytu w jednej operacji, - dobrą stabilność cieplną otrzymanej struktury, - dobre wiązanie komponentów kompozytu. WADY - ograniczony wybór stopów do krystalizacji, - duże koszty produkcji spowodowane niewielką szybkością krystalizacji, - konieczność użycia materiałów wsadowych o dużej czystości.

---