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Keramische Materialien Eigenschaften, Typen, Verwendungen, Eigenschaften
Die keramische Materialien Sie bestehen aus anorganischen Feststoffen, metallischen oder anderen, die Wärme ausgesetzt wurden. Seine Basis ist in der Regel Ton, aber es gibt verschiedene Arten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen.
Der gebräuchliche Ton ist eine Keramikpaste. Auch roter Ton ist eine Art von keramischem Material, das Aluminiumsilikate zu seinen Bestandteilen zählt. Diese Materialien werden durch eine Mischung von kristallinen und / oder glasartigen Phasen gebildet.
Wenn sie aus einem Einkristall bestehen, sind sie einphasig. Sie sind polykristallin, wenn sie viele Kristalle sind.
Die kristalline Struktur der keramischen Materialien hängt vom Wert der elektrischen Ladung der Ionen und der relativen Größe der Kationen und Anionen ab.
Je größer die Anzahl der Anionen ist, die an das zentrale Kation angrenzen, desto stabiler wird der resultierende Feststoff sein.
Die keramischen Materialien können in Form von dichtem Feststoff, Faser, feinem Pulver oder Film vorliegen.
Der Ursprung des Wortes Keramik findet sich im griechischen Wort keramikoswessen Bedeutung ist "gebrannte Sache".
Verarbeitung
Die Verarbeitung von keramischen Materialien hängt von der Art des Materials ab, das erhalten werden soll. Die Herstellung eines keramischen Materials erfordert jedoch üblicherweise die folgenden Prozesse:
1- Mischen und Mahlen von Rohstoffen
Es ist der Prozess, in dem Rohstoffe kombiniert werden und versucht wird, ihre Größe und Verteilung zu homogenisieren.
2- Konformation
In dieser Phase wird Form und Konsistenz der Masse gegeben, die mit Rohstoffen erreicht wird. Auf diese Weise wird die Dichte des Gemisches erhöht, wodurch seine mechanischen Eigenschaften verbessert werden.
3- Formen
Es ist der Prozess, durch den eine Repräsentation oder ein Bild (in der dritten Dimension) eines realen Objekts erzeugt wird. Üblicherweise wird einer dieser Prozesse durchgeführt:
Gedrückt
Das Rohmaterial wird in einen Stempel gepresst. Trockenpressen wird oft verwendet, um feuerfeste Produkte und elektronische Keramikkomponenten herzustellen. Diese Technik ermöglicht es, mehrere Teile schnell herzustellen.
Formkörper aus Barbonit
Es ist eine Technik, die es Ihnen ermöglicht, die gleiche Form hunderte Male ohne Fehler oder Verformungen zu produzieren.
Extrusion
Es ist ein Prozess, bei dem das Material durch eine Düse geschoben oder extrahiert wird. Es wird verwendet, um Objekte mit einem klaren und festen Querschnitt zu erzeugen.
4- Trocknen
Es ist ein Prozess, der darin besteht, die Verdunstung des Wassers und die Kontraktionen, die es im Stück erzeugt, zu kontrollieren.
Es ist eine kritische Phase des Prozesses, weil es davon abhängt, dass das Teil seine Form behält.
5- Kochen
Ab dieser Phase erhalten Sie den "Biskuitkuchen". In diesem Prozess wird die chemische Zusammensetzung des Tons verändert, so dass es zerbrechlich, aber porös für das Wasser ist.
In dieser Phase muss die Wärme langsam ansteigen, bis eine Temperatur von 600 ºC erreicht ist. Nach dieser ersten Phase werden die Dekorationen hergestellt, wenn sie hergestellt werden sollen.
Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Stücke im Ofen getrennt sind, um Verformungen zu vermeiden.
Eigenschaften
Obwohl die Eigenschaften dieser Materialien in hohem Maße von ihrer Zusammensetzung abhängen, teilen sie im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften:
- Kristallstruktur Es gibt jedoch auch Materialien, die diese Struktur nicht oder nur in bestimmten Sektoren haben.
- Sie haben eine ungefähre Dichte von 2 g / cm 3.
- Es handelt sich um Materialien mit isolierenden Eigenschaften von Elektrizität und Wärme.
- Sie haben einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten.
- Sie haben einen hohen Schmelzpunkt.
- Sie sind normalerweise wasserdicht.
- Sie sind nicht brennbar oder oxidierbar.
- Sie sind hart, aber zerbrechlich und leicht zugleich.
- Sie sind resistent gegen Kompression, Verschleiß und Korrosion.
- Sie haben Frost oder die Fähigkeit, niedrigen Temperaturen ohne Verschlechterung standzuhalten.
- Sie haben chemische Stabilität.
- Sie benötigen eine gewisse Porosität.
Klassifizierung
1- Rote Keramik
Es ist die häufigste Art von Ton. Es hat eine rötliche Farbe, die auf das Vorhandensein von Eisenoxid zurückzuführen ist.
Wenn es gekocht wird, besteht es aus Aluminat und Silikat. Es ist am wenigsten von allen verarbeitet. Wenn es bricht, ist das Ergebnis eine rötliche Erde. Es ist durchlässig für Gase, Flüssigkeiten und Fette.
Dieser Ton wird häufig für Ziegel und Böden verwendet. Seine Kochtemperatur reicht von 700 bis 1000 ° C und kann mit Zinnoxid bedeckt werden, um ein Zinngeschirr zu erhalten. Die italienischen und englischen Fliesen werden mit verschiedenen Tonarten hergestellt.
2- Weiße Keramik
Es ist ein reineres Material, deshalb haben sie keine Flecken. Seine Granulometrie ist kontrollierter und wird gewöhnlich auf seiner äußeren Seite glasiert, um seine Undurchlässigkeit zu erhöhen.
Es wird in der Herstellung von Sanitärkeramik und Geschirr verwendet. In dieser Gruppe geben Sie ein:
Das Porzellan
Es ist ein Material, das aus Kaolin hergestellt wird, einer Art von sehr reinem Ton, zu dem Feldspat und Quarz oder Feuerstein hinzugefügt wird.
Das Kochen dieses Materials wird in zwei Phasen durchgeführt: in der ersten Phase wird es bei 1000 oder 1300ºC gekocht; und in der zweiten Phase kann 1800 ° C erreichen.
Porzellane können weich oder hart sein. Im Fall von weichen, in der ersten Phase des Kochens erreicht 1000 ° C.
Dann wird es aus dem Ofen entfernt, um Emaille aufzutragen. Und dann kehrt es für die zweite Phase in den Ofen zurück, in der eine Mindesttemperatur von 1250 ° C angewendet wird.
Im Fall von Hartporzellan wird die zweite Kochphase bei einer höheren Temperatur von 1400ºC oder mehr durchgeführt.
Und wenn es zum Dekorieren geht, wird die Dekoration definiert und geht in den Ofen, diesmal jedoch bei 800 ° C.
Es kann in der Industrie mehrfach verwendet werden, um kommerziell genutzte Objekte (z. B. Geschirr) oder Objekte mit speziellerer Verwendung (als Isolatoren in Transformatoren) zu entwickeln.
3- Feuerfest
Es ist ein Material, das sehr hohen Temperaturen (bis zu 3000 ° C) widerstehen kann, ohne sich zu verformen. Sie sind Tone, die große Anteile von Aluminiumoxid, Beryllium, Thorium und Zirkonium haben.
Sie werden zwischen 1300 und 1600 ° C gekocht und müssen schrittweise gekühlt werden, um Fehler, Risse oder innere Spannungen zu vermeiden.
Die europäische Norm DIN 51060 / ISO / R 836 legt fest, dass ein Material feuerfest ist, wenn es bei einer Mindesttemperatur von 1500 ° C erweicht.
Die Ziegel sind ein Beispiel für diese Art von Material, wenn sie für den Bau von Öfen verwendet werden.
4- Gläser
Gläser sind flüssige Substanzen auf der Basis von Silizium, die beim Erkalten mit unterschiedlichen Formen erstarren.
Je nach der Art des Glases, das hergestellt werden soll, werden verschiedene Flussmittel zu der Siliziumbasis hinzugefügt. Diese Substanzen senken den Schmelzpunkt.
5- Zemente
Es ist ein Material, das aus Kalkstein und gemahlenem Kalzium besteht, das nach dem Mischen mit Flüssigkeit (vorzugsweise Wasser) fest wird und stehen gelassen wird. Während es nass ist, kann es zu der gewünschten Form geformt werden.
6- Schleifmittel
Sie sind Mineralien mit extrem harten Partikeln und enthalten Aluminiumoxid und Diamantpaste, unter ihren Komponenten.
Spezielle keramische Materialien
Keramische Materialien sind hart und zäh, aber sie sind auch zerbrechlich. Daher haben sie hybride Materialien oder Verbindungen mit einer Matrix aus Glasfasern oder Kunststoffpolymeren entwickelt.
Keramikmaterialien können verwendet werden, um diese Hybride zu entwickeln. Es besteht aus Materialien aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und einigen Metallen wie Kobalt, Chrom und Eisen.
Bei der Ausarbeitung dieser Hybride werden zwei Techniken verwendet:
Das synthetisiert
Es ist die Technik, in der metallische Pulver verdichtet werden.
Die Fritte
Mit dieser Technik wird die Legierung erreicht, indem das Metallpulver zusammen mit dem Keramikmaterial in einem elektrischen Ofen komprimiert wird.
In dieser Kategorie kommen die sogenannten Composite Matrix Keramik (CMC). Unter diesen können aufgelistet werden:
- Carbide
B. Wolfram, Titan, Silicium, Chrom, Bor oder kohlenstoffverstärktes Siliciumcarbid.
- Nitride
Wie Silizium, Titan, Keramikoxynitrid oder Sialon.
- Keramische Oxide
Wie Aluminiumoxid und Zirkonia.
- Elektrokeramik
Sie sind keramische Materialien mit elektrischen oder magnetischen Eigenschaften.
Die 4 Hauptanwendungen von keramischen Materialien
1- In der Luftfahrtindustrie
In diesem Bereich werden leichte Bauteile benötigt, die hohen Temperaturen und mechanischen Anforderungen standhalten.
2- In der Biomedizin
In diesem Bereich sind sie nützlich für die Vorbereitung von Knochen, Zähnen, Implantaten usw.
3- In der Elektronik
Wo diese Materialien für die Herstellung von Laserverstärkern, Faseroptik, Kondensatoren, Linsen, Isolatoren ua verwendet werden.
4- In der Energiewirtschaft
Hier können keramische Materialien beispielsweise zu Kernbrennstoffkomponenten führen.
Die 7 herausragendsten keramischen Materialien
1- Aluminiumoxid (Al2O3)
Es wird verwendet, um geschmolzenes Metall zu enthalten.
2- Aluminiumnitrid (AIN)
Es wird als Material für integrierte Schaltkreise und als Ersatz für AI203 verwendet.
3-Borcarbid (B4C)
Es wird verwendet, um nukleare Abschirmung herzustellen.
4- Siliciumcarbid (SiC)
Es wird verwendet, um Metalle wegen ihrer Oxidationsbeständigkeit zu beschichten.
5- Siliziumnitrid (Si3N4)
Sie werden bei der Herstellung der Komponenten von Kraftfahrzeugmotoren und Gasturbinen verwendet.
6- Titanborid (TiB2)
Es beteiligt sich auch an der Herstellung von Rüstungen.
7- Urania (UO2)
Es dient als Brennstoff für Kernreaktoren.
Referenzen
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