Czym jest ceramika techniczna?
Zaawansowana ceramika techniczna jest często używana do zastępowania metali, polimerów i materiałów ogniotrwałych w wielu różnych zastosowaniach ze względu na ich zauważalną odporność na wysokie temperatury, twardość i właściwości elektryczne. Zmieniając skład chemiczny lub procesy produkcyjne, ich właściwości można dostosować do szerokiego zakresu wymagających warunków. Przy prawidłowym stosowaniu ceramika może wydłużyć żywotność produktu, zwiększyć wydajność, zmniejszyć ogólne koszty konserwacji i poprawić wydajność produktu.
Co cechuje ceramikę techniczną?
Ceramika, definiowana przez szeroką definicję „nieorganicznych ciał stałych”, jest jedną z głównych klas materiałów, obok metali, polimerów i kompozytów. Istnieje kilka różnych rodzajów ceramiki, przy czym ceramika techniczna (znana również jako ceramika inżynieryjna lub ceramika zaawansowana) jest grupą o najwyższych właściwościach mechanicznych, elektrycznych i/lub termicznych. Ich wysoka wydajność wynika częściowo z ich wyjątkowo wysokiej czystości, które są najczęściej związkami metali połączonymi z tlenkami, węglikami lub azotkami. Ceramika może wydłużyć żywotność produktu, zwiększyć wydajność, zmniejszyć ogólne koszty konserwacji i poprawić wydajność.
Zalety ceramiki technicznej
Wysoka twardość
Jedną z najczęstszych właściwości ceramiki inżynieryjnej jest ekstremalna twardość (i sztywność) – niektóre są ponad 4 razy twardsze niż stal nierdzewna. Ta wysoka twardość bezpośrednio przekłada się na doskonałą odporność na ścieranie, co oznacza, że wiele ceramiki technicznej ma zdolność zachowania precyzyjnego wykończenia o wysokiej tolerancji znacznie dłużej niż jakikolwiek inny materiał.
Ekstremalna wytrzymałość na ściskanie
Ceramika techniczna ma bardzo dużą wytrzymałość, jednak dzieje się tak tylko po sprasowaniu. Na przykład wiele ceramiki technicznej może wytrzymać ekstremalnie duże obciążenia od 1000 do 4000 MPa. Z kolei tytan, który jest uważany za bardzo mocny metal, ma tylko 1000 MPa wytrzymałości na ściskanie.
Niska gęstość
Inną powszechną właściwością ceramiki technicznej jest jej niska gęstość, wynosząca od 2 do 6 g/cm3. Jest to znacznie lżejsze niż stal nierdzewna (8 g/cc) i tytan (4,5 g/cc), przy czym tylko znacznie bardziej miękkie aluminium ma podobną gęstość. Ze względu na wysoką twardość i niską wagę ceramikę techniczną coraz częściej stosuje się w różnych gałęziach przemysłu w zastosowaniach, w których żaden inny materiał nie może dorównać ich wydajności i długiej żywotności.
Doskonała odporność na zużycie
Wiele ceramiki technicznej jest w stanie wytrzymać niewiarygodnie wysokie temperatury, zachowując jednocześnie swoje właściwości mechaniczne i elektryczne. Tam, gdzie wszystkie metale i polimery zaczną pogarszać swoje właściwości, techniczna ceramika będzie nadal funkcjonować ze stałą wydajnością i niezawodnością. Ta właściwość sprawia, że ceramika nadaje się do zastosowań w bardzo wysokich temperaturach, takich jak piece, silniki odrzutowe, układy hamulcowe i narzędzia tnące.
Doskonałe właściwości elektryczne
Ta ceramika wydaje się być doskonałymi izolatorami elektrycznymi (wysoka wytrzymałość dielektryczna). Są one szczególnie przydatne w zastosowaniach wysokotemperaturowych, w których właściwości mechaniczne i termiczne innych materiałów ulegają degradacji. Niektóre materiały ceramiczne mają niskie straty elektryczne i wysoką przenikalność dielektryczną; są one zwykle używane w aplikacjach elektronicznych, takich jak kondensatory i rezonatory. Dodatkowo możliwość łączenia izolatora z elementem konstrukcyjnym doprowadziła do wielu innowacji produktowych.
Zdolność do ultrawysokiej temperatury
Może funkcjonować w sytuacjach, w których żaden metal (ani prawie każdy inny materiał) nie jest w stanie zachować swoich właściwości. Niektóre materiały ceramiczne mogą pracować w temperaturach przekraczających 1750°C, co stawia je w klasie samej w sobie jako materiały o ultrawysokiej temperaturze. Ceramika ta okazała się nieoceniona w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak silniki, turbiny i łożyska, gdzie zwiększyła żywotność, wydajność i sprawność.