Κεραμικό υλικό. Είναι : Οξείδια, καρβίδια, νιτρίδια, βορίδια, αργιλοπυριτικά ορυκτά. π.χ. Αλουμίνα Al 2 O 3. Ζιρκονία ZrO 2. Σπινέλιος MgO.

Transcript

1 Κεραμικό υλικό = κάθε ανόργανο μη μεταλλικό υλικό, το οποίο έχει υποστεί θερμική κατεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες (Θ >1000 ο C) είτε κατά το στάδιο της επεξεργασίας του είτε κατά το στάδιο της εφαρμογής του. Είναι : Οξείδια, καρβίδια, νιτρίδια, βορίδια, αργιλοπυριτικά ορυκτά. π.χ. Αλουμίνα Al 2 O 3 Ζιρκονία ZrO 2 Σπινέλιος MgO. Al 2 O 3

2 Κεραμικά υλικά Σχετικά χαμηλή πυκνότητα (πιο ελαφριά). Υψηλό σημείο τήξης (μεγάλο εύρος εφαρμογών υψηλής θερμοκρασίας). Υψηλό μέτρο ελαστικότητας (πιο στιβαρά). Χαμηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα (μονωτές). Καλή αντίσταση σε θλίψη (πιο ανθεκτικά). Πολύ υψηλή σκληρότητα (πιο ανθεκτικά σε φθορά).

3 Ανώτερη πυρίμαχη, αντιδιαβρωτική και αντιτριβική συμπεριφορά. Μικρή αντίσταση σε εφελκυσμό (ψαθυρή συμπεριφορά). Ευθραυστότητα. Εύκολη διάδοση ρωγμών. Μικρή αντοχή σε κόπωση, λυγισμό και κρούση. Μεγάλη επίδραση μικροδομής και πορώδους στις μηχανικές και φυσικές τους ιδιότητες. Συνήθως υψηλό κόστος παραγωγής.

4 Χρήσεις Προϊόντα αγγειοπλαστικής Πορσελάνες Είδη υγιεινής Τούβλα, κεραμίδια, πλακίδια, γυαλιά Πυρίμαχα Εξαρτήματα μηχανών Βιοεμφυτεύματα Φίλτρα Υπεραγωγοί Αισθητήρες Οπτικές ίνες Υαλοκεραμικά

5 Κεραμικά υλικά 1. Ύαλοι 1α. Ύαλοι 2. Προϊόντα πηλού 3. Πυρίμαχα 1β. Υαλοκεραμικά 2α. Δομικά κεραμικά 2β. Κεραμικά σκεύη 3α. Πυρίμαχοι πηλοί 3β. Όξινα κεραμικά ή Πυριτία 3γ. Βασικά κεραμικά 3δ. Ειδικά κεραμικά

6 4. Κεραμικά εκτριβής 5. Κονιάματα 6. Προηγμένα κεραμικά

7 Ύαλοι Είναι : Πυριτικά άλατα με CaO, Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3. Ιδιότητες : α) Οπτική διαφάνεια β) Ευκολία μορφοποίησης Ύαλος για δοχεία(νατρασβέστου) : SiO 2 74%, CaO, Na 2 O, Al 2 O 3, MgO Βοριοπυριτική ύαλος (pyrex) : SiO 2 81%, Na 2 O, Al 2 O 3, B 2 O 3 Φάϊμπεργκλάς : SiO 2 55%, CaO, Al 2 O 3, B 2 O 3, MgO

8 Υαλοκεραμικά Είναι : Ύαλοι που έχουν μετασχηματιστεί από τη μη κρυσταλλική σε κρυσταλλική δομή με την υψιθερμική κατεργασία της αφυάλωσης. Ιδιότητα : Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής για αντοχή σε θερμικό αιφνιδιασμό(thermal shock). Χρήσεις : Σκεύη για φούρνο, ηλεκτρικοί μονωτές. Υαλοκεραμικό(Pyroceram) : SiO 2 43,5%, Na 2 O, Al 2 O 3, B 2 O 3, TiO 2, As 2 O 3.

9 Προϊόντα Πηλού Πηλός = αργιλοπυριτικά ορυκτά από αλουμίνα, πυριτία και οξείδια ασβεστίου, βαρίου, νατρίου, καλίου και σιδήρου(δομή καολινίτη) Ιδιότητα : Υδροπλαστικότητα Χρήσεις : Πήλινα δομικά προϊόντα (τούβλα, πλακίδια, κεραμίδια) Λευκόχρωμα κεραμικά σκεύη (σκεύη πορσελάνης, είδη αγγειοπλαστικής, είδη υγιεινής)

10 Πυρίμαχα κεραμικά Ιδιότητες : Αντίσταση(μη διάσπαση, μη τήξη)σε υψηλές θερμοκρασίες. Αδρανή(σταθερά) σε βλαπτικό περιβάλλον. Θερμική μόνωση Πυρόχωμα, Πυριτία(Silica), Περίκλαστο(μαγνησία MgO).

11 Πυρίμαχοι πηλοί Πυρότουβλα Ιδιότητες : Καλή θερμική μόνωση Δεν απαιτείται ιδιαίτερη αντοχή σε φορτία

12 Όξινα πυρίμαχα ή Πυριτία(SiO 2 ) Ιδιότητες : α) Καλή θερμική μόνωση β) Iδιαίτερη αντοχή σε φορτία σε υψηλή θερμοκρασία γ) Αντοχή στην όξινη σκουριά(sio 2 ) αλλά δ) Όχι αντοχή σε βασικές σκουριές (CaO, MgO)

13 Βασικά πυρίμαχα (MgO με ενώσεις ασβεστίου, χρωμίου και σιδήρου) Ιδιότητες : α) Καλή θερμική μόνωση β) αντοχή σε βασικές σκουριές (CaO, MgO) Χρήσεις : Για επένδυση κλιβάνων παρασκευής χάλυβα.

14 Ειδικά Πυρίμαχα Είναι : Οξείδια με υψηλή καθαρότητα και πολύ μικρό πορώδες αλλά και καρβίδια Αλουμίνα(Al 2 O 3 ) Πυριτία(SiO 2 Μαγνησία(MgO) Βηρυλία(BeO) Ζιρκονία(ZrO 2 ) Μουλλίτης(3Al 2 O 3-2SiO 2 ) SiC(ηλεκτρικοί αντιστάτες)

15 Κεραμικά Εκτριβής Είναι : Καρβίδιο του βολφραμίου(wc) Κορούνδιο(Al 2 O 3 ) Πυριτική άμμος(sio 2 ) Χρήσεις : Επιστρώματα εκτριβής Λειαντικά χαρτιά τροχών λείανσης

16 Κονιάματα Τσιμέντο Portland (σκυροκονίαμα, σκυρόδεμα) μείγμα οξειδίων Ca, Fe, Si. Γαλλικός γύψος(caso 4 ) Ασβέστης(ασβεστοκονίαμα, σοβάς)[ Ca(OH) 2 ]

17 Προηγμένα Κεραμικά Χρήσεις : Για ειδικές ηλεκτρικές, ηλεκτρονικές, μαγνητικές, οπτικές ιδιότητες. Σε μηχανές ΜΕΚ και στροβίλους ως πλάκες θωράκισης, βαλβίδες, έμβολα, κύλινδροι, τριβείς) πτερύγια αεριοστροβίλων (είναι ελαφρύτερα από τα υπερκράματα) Si 3 N 4, SiC, ZrO 2 σε θερμικές μηχανές. Σε κοπτικά εργαλεία(σκληρότητα) Σε παραγωγή, αποθήκευση και μετατροπή ενέργειας.

18 Εξαρτήματα στροβίλων από υπερκράματα έχουν επίστρωση από κεραμικά, όπως ζιρκονία(zro 2 ). Σημαντικό πλεονέκτημα : Ιδιαίτερη πρόσφυση του κεραμικού επιστρώματος πάνω στο μεταλλικό υπόστρωμα. Μειονεκτήματα : α) Ψαθυρότητα β) Χαμηλή δυσθραυστότητα γ) Δυσκολία αξιόπιστης πρόβλεψης του χρόνου ζωής