MATERIAŁY CERAMICZNE: WŁAŚCIWOŚCI, RODZAJE, ZASTOSOWANIA - SŁOWNICTWO KULTUROWE - 2026

Materiały ceramiczne składają się z nieorganicznych, metalicznych lub nie ciał stałych, które zostały poddane działaniu ciepła. Jego podstawą jest zwykle glina, ale są różne rodzaje o różnym składzie.

Glinka zwykła to pasta ceramiczna. Również czerwona glinka jest rodzajem materiału ceramicznego, który zawiera krzemiany glinu wśród swoich składników. Materiały te są utworzone przez mieszaninę faz krystalicznych i / lub szklistych.

Jeśli są wykonane z pojedynczego kryształu, są jednofazowe. Są polikrystaliczne, gdy składają się z wielu kryształów.

Struktura krystaliczna materiałów ceramicznych zależy od wartości ładunku elektrycznego jonów oraz względnej wielkości kationów i anionów. Im większa ilość anionów otaczających centralny kation, tym stabilniejsza będzie uzyskana substancja stała.

Materiały ceramiczne mogą mieć postać gęstej substancji stałej, włókna, drobnego proszku lub filmu.

Pochodzenie słowa ceramika znajduje się w greckim słowie keramikos, które oznacza „rzecz spalona”.

Oskarżenie

Przetwarzanie materiałów ceramicznych zależy od rodzaju otrzymywanego materiału. Jednak produkcja materiału ceramicznego wymaga zwykle następujących procesów:

1- Mieszanie i mielenie surowców

Jest to proces łączenia surowców i próby ujednolicenia ich wielkości i rozmieszczenia.

2- Uformowanie

W tej fazie ciasto nabiera kształtu i konsystencji, którą uzyskuje się za pomocą surowców. W ten sposób zwiększa się gęstość mieszanki, poprawiając jej właściwości mechaniczne.

3- Formowanie

Jest to proces, w którym tworzona jest reprezentacja lub obraz (w trzecim wymiarze) dowolnego rzeczywistego obiektu. Aby uformować, zwykle przeprowadza się jeden z tych procesów:

Pilny

Surowiec jest wtłaczany do matrycy. Prasowanie na sucho jest często stosowane do wytwarzania produktów ogniotrwałych i elektronicznych elementów ceramicznych. Technika ta pozwala na szybkie wykonanie kilku sztuk.

Formowanie barbonitu

Jest to technika, która pozwala na wytwarzanie tego samego kształtu setki razy bez błędów i deformacji.

Wyrzucenie

Jest to proces, podczas którego materiał jest przepychany lub wyciągany przez matrycę. Służy do generowania obiektów o wyraźnym i stałym przekroju.

4- Suszenie

Jest to proces polegający na kontrolowaniu parowania wody i skurczów, które wytwarza w kawałku.

Jest to krytyczna faza procesu, ponieważ od niej zależy, czy element zachowa swój kształt.

5- Gotowanie

Z tej fazy uzyskuje się „ciasto”. W procesie tym zmienia się skład chemiczny gliny, aby była krucha, ale porowata w wodzie.

W tej fazie ciepło musi rosnąć powoli, aż do osiągnięcia temperatury 600ºC. Po tej pierwszej fazie dekoracje są wykonane, kiedy mają być wykonane.

Ważne jest, aby upewnić się, że kawałki są oddzielone wewnątrz piekarnika, aby uniknąć deformacji.

Właściwości materiałów ceramicznych

Chociaż właściwości tych materiałów zależą w dużej mierze od ich składu, na ogół mają one następujące właściwości:

• Struktura krystaliczna. Jednak są też materiały, które nie mają takiej struktury lub mają ją tylko w niektórych sektorach.
• Mają gęstość około 2g / cm3.
• Są to materiały o właściwościach izolacyjnych elektryczności i ciepła.
• Mają niski współczynnik rozszerzalności.
• Mają wysoką temperaturę topnienia.
• Na ogół są wodoodporne.
• Nie są one ani palne, ani utleniające.
• Są twarde, ale jednocześnie kruche i lekkie.
• Są odporne na ściskanie, ścieranie i korozję.
• Mają mróz, czyli zdolność wytrzymywania niskich temperatur bez pogarszania się.
• Mają stabilność chemiczną.
• Wymagają porowatości.

Klasyfikacja: rodzaje materiałów ceramicznych

1- Czerwona ceramika

Jest to najliczniejszy gatunek gliny. Ma czerwonawy kolor, który wynika z obecności tlenku żelaza.

Po ugotowaniu składa się z glinianu i krzemianu. Jest najmniej przetworzony ze wszystkich. Jeśli pęknie, powstanie czerwonawa ziemia. Jest przepuszczalny dla gazów, cieczy i tłuszczów.

Ta glina jest powszechnie używana do produkcji cegieł i podłóg. Jego temperatura wypalania waha się od 700 do 1000 ° C i można ją pokryć tlenkiem cyny, aby uzyskać wodoszczelną ceramikę. Ceramika włoska i angielska są wykonane z różnych rodzajów gliny.

2- Biała ceramika

Jest to czystszy materiał, dzięki czemu nie mają plam. Ich granulometria jest lepiej kontrolowana i zwykle są emaliowane na zewnątrz w celu zwiększenia ich nieprzepuszczalności.

Znajduje zastosowanie w produkcji wyrobów sanitarnych i stołowych. Ta grupa obejmuje:

Porcelana

Jest to materiał wykonany z kaolinu, bardzo czystej gliny, do której dodaje się skalenie i kwarc lub krzemień.

Gotowanie tego materiału odbywa się w dwóch fazach: w pierwszej fazie gotuje się w temperaturze 1000 lub 1300 ° C; aw drugiej fazie można osiągnąć 1800 ° C.

Porcelana może być miękka lub twarda. W przypadku miękkich pierwsza faza gotowania sięga 1000 ° C.

Następnie wyjmuje się go z piekarnika w celu nałożenia glazury. Następnie wraca do pieca na drugą fazę, w której stosuje się minimalną temperaturę 1250 ° C.

W przypadku twardej porcelany druga faza gotowania odbywa się w wyższej temperaturze: 1400 ° C lub wyższej.

A jeśli ma być ozdobiony, to określoną dekorację wykonuje się i wkłada do piekarnika, ale tym razem w temperaturze około 800 ° C.

Ma wiele zastosowań w przemyśle do wytwarzania przedmiotów do użytku komercyjnego (na przykład zastawa stołowa) lub do obiektów do bardziej specjalistycznego użytku (takich jak izolacja w transformatorach).

3- Ogniotrwały

Jest to materiał, który bez deformacji wytrzymuje bardzo wysokie temperatury (do 3000 ° C). Są to gliny o dużych zawartościach tlenku glinu, berylu, toru i cyrkonu.

Są gotowane w temperaturze od 1300 do 1600 ° C i muszą być stopniowo chłodzone, aby uniknąć uszkodzeń, pęknięć lub naprężeń wewnętrznych.

Norma europejska DIN 51060 / ISO / R 836 określa, że ​​materiał jest ogniotrwały, jeśli mięknie przy minimalnej temperaturze 1500 ° C.

Przykładem tego typu materiału wykorzystywanego do budowy pieców są cegły.

4- szklanki

Okulary to ciekłe substancje na bazie krzemu, które po ochłodzeniu zestalają się w różnych formach.

Do bazy silikonowej dodawane są różne topniki, w zależności od rodzaju produkowanego szkła. Substancje te obniżają temperaturę topnienia.

5- Cementy

Jest to materiał składający się z wapienia i mielonego wapnia, który po zmieszaniu z cieczą (najlepiej wodą) staje się sztywny, po czym osiada. Gdy jest mokry, można go uformować do pożądanego kształtu.

6- Materiały ścierne

Są to minerały o wyjątkowo twardych cząstkach, które zawierają tlenek glinu i pastę diamentową.

Specjalne materiały ceramiczne

Materiały ceramiczne są wytrzymałe i twarde, ale są również kruche, dlatego opracowano materiały hybrydowe lub kompozytowe z matrycą z włókna szklanego lub polimeru z tworzywa sztucznego.

Do opracowania tych hybryd można użyć materiałów ceramicznych. Są to materiały składające się z dwutlenku krzemu, tlenku glinu i niektórych metali, takich jak kobalt, chrom i żelazo.

Przy opracowywaniu tych hybryd wykorzystuje się dwie techniki:

Zsyntetyzowany

Jest to technika, w której metaliczne proszki są zagęszczane.

Narybek

Dzięki tej technice stop uzyskuje się przez prasowanie proszku metalicznego razem z materiałem ceramicznym w piecu elektrycznym.

Ta kategoria obejmuje tak zwaną ceramikę kompozytową (CMC). Można je wymienić:

- Węgliki

Takich jak wolfram, tytan, krzem, chrom, bor lub węglik krzemu wzmocniony węglem.

- Azotki

Takich jak krzem, tytan, tlenoazotek ceramiczny lub sialon.

-

Są to materiały ceramiczne o właściwościach elektrycznych lub magnetycznych.

4 główne zastosowania materiałów ceramicznych

1- W przemyśle lotniczym

W tej dziedzinie wymagane są lekkie komponenty odporne na wysokie temperatury i obciążenia mechaniczne.

2- W biomedycynie

W tym obszarze przydają się do wykonywania kości, zębów, implantów itp.

3- W elektronice

Tam, gdzie te materiały są używane do produkcji między innymi wzmacniaczy laserowych, światłowodów, kondensatorów, soczewek, izolatorów.

4- W branży energetycznej

To tam materiały ceramiczne mogą na przykład stanowić składniki paliw jądrowych.

7 najwybitniejszych materiałów ceramicznych

1- Tlenek glinu (Al2O3)

Służy do przechowywania stopionego metalu.

2- Azotek glinu (AIN)

Stosowany jest jako materiał na układy scalone oraz jako substytut AI203.

3- Węglik boru (B4C)

Służy do produkcji zbroi jądrowej.

4- Węglik krzemu (SiC)

Służy do powlekania metali ze względu na odporność na utlenianie.

5- Azotek krzemu (Si3N4)

Wykorzystywane są do produkcji elementów do silników samochodowych i turbin gazowych.

6- Borek tytanu (TiB2)

Bierze również udział w produkcji tarcz.

7- Urania (UO2)

Służy jako paliwo do reaktorów jądrowych.

Bibliografia

1. Alarcón, Javier (s / f). Chemia materiałów ceramicznych. Odzyskany z: uv.es
2. Q., Felipe (2010). Właściwości ceramiczne. Odzyskany z: constructorcivil.org
3. Lázaro, Jack (2014). Struktura i właściwości ceramiki. Odzyskany z: prezi.com
4. Mussi, Susan (s / f). Gotowanie. Źródło: ceramicdictionary.com
5. Magazyn ARQHYS (2012). Właściwości ceramiczne. Odzyskany z: arqhys.com
6. Narodowy Uniwersytet Technologiczny (2010). Klasyfikacja materiałów ceramicznych. Źródło: Cienciamateriales.argentina-foro.com
7. Narodowy Uniwersytet Technologiczny (s / f). Materiały ceramiczne. Odzyskany z: frm.utn.edu.ar
8. Wikipedia (s / f). Materiał ceramiczny. Odzyskane z: es.wikipedia.org