Delen:
Eigenschappen van keramische materialen, typen, toepassingen, kenmerken
de keramische materialen ze zijn samengesteld uit anorganische vaste stoffen, metaalachtig of anderszins, die zijn blootgesteld aan hitte. De basis is meestal klei, maar er zijn verschillende soorten met verschillende composities.
De gewone klei is een keramische pasta. Ook rode klei is een soort keramisch materiaal dat aluminiumsilicaten als componenten heeft. Deze materialen worden gevormd door een mengsel van kristallijne en / of glasachtige fasen.
Als ze zijn samengesteld met een enkel kristal, zijn ze monofasisch. Ze zijn polykristallijn wanneer ze worden gevormd door vele kristallen.
De kristallijne structuur van de keramische materialen hangt af van de waarde van de elektrische lading van de ionen en de relatieve grootte van de kationen en anionen.
Hoe groter het aantal anionen dat grenst aan het centrale kation, hoe stabieler de resulterende vaste stof zal zijn.
Keramische materialen kunnen worden gevonden in de vorm van dichte vaste stof, vezels, fijn poeder of film.
De oorsprong van het woord aardewerk is te vinden in het Griekse woord Keramikos, wiens betekenis "ding verbrand" is.
vervolging
De verwerking van keramische materialen is afhankelijk van het type materiaal dat moet worden verkregen. Het produceren van een keramisch materiaal vereist echter meestal de volgende processen:
1- Mengen en malen van grondstoffen
Het is het proces waarbij grondstoffen worden verenigd en een poging wordt gedaan om hun grootte en distributie te homogeniseren.
2 - Conformatie
In deze fase wordt vorm en consistentie gegeven aan de massa die wordt bereikt met grondstoffen. Op deze manier wordt de dichtheid van het mengsel verhoogd, waardoor de mechanische eigenschappen worden verbeterd.
3- Molding
Het is het proces waarmee een representatie of afbeelding (in de derde dimensie) van een echt object wordt gemaakt. Om algemeen te schimmelen wordt een van deze processen uitgevoerd:
persing
Het ruwe materiaal wordt in een dobbelsteen geperst. Droogpersen wordt vaak gebruikt om vuurvaste producten en elektronische keramische componenten te maken. Met deze techniek kunnen verschillende stukken snel worden vervaardigd.
Vormen in barboniet
Het is een techniek die het mogelijk maakt om honderden keren dezelfde vorm te produceren zonder fouten of vervormingen.
extrusie
Het is een proces waarbij het materiaal door een dobbelsteen wordt geduwd of geëxtraheerd. Het wordt gebruikt om objecten te genereren met een duidelijke en vaste doorsnede.
4- Drogen
Het is een proces dat bestaat uit het regelen van de verdamping van het water en de samentrekkingen die het in het stuk produceert.
Het is een kritieke fase van het proces omdat het afhankelijk is van het stuk dat zijn vorm behoudt.
5- Koken
Vanaf deze fase krijgt u de "biscuit". In dit proces wordt de chemische samenstelling van de klei veranderd, zodat deze fragiel maar poreus is voor het water.
In deze fase moet de warmte langzaam stijgen totdat een temperatuur van 600 ºC is bereikt. Na deze eerste fase worden die versieringen gemaakt, wanneer ze willen maken.
Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de stukken in de oven worden gescheiden om vervormingen te voorkomen.
eigenschappen
Hoewel de eigenschappen van deze materialen in grote mate afhankelijk zijn van hun samenstelling, delen ze over het algemeen de volgende eigenschappen:
- Kristalstructuur Er zijn echter ook materialen die deze structuur niet hebben of alleen in bepaalde sectoren.
- Ze hebben een dichtheid van ongeveer 2 g / cm3.
- Het gaat over materialen met isolerende eigenschappen van elektriciteit en warmte.
- Ze hebben een lage uitzettingscoëfficiënt.
- Ze hebben een hoog smeltpunt.
- Ze zijn meestal waterdicht.
- We zijn niet brandbaar of oxideerbaar.
- Ze zijn tegelijkertijd hard, maar fragiel en licht.
- Ze zijn bestand tegen compressie, slijtage en corrosie.
- Ze hebben bevriezing, of het vermogen om lage temperaturen te weerstaan zonder achteruitgang.
- Ze hebben chemische stabiliteit.
- Ze vereisen een zekere porositeit.
classificatie
1- Rood aardewerk
Het is de meest voorkomende soort klei. Het heeft een roodachtige kleur die te wijten is aan de aanwezigheid van ijzeroxide.
Wanneer gekookt, is het samengesteld uit aluminaat en silicaat. Het is het minst verwerkte van allemaal. Als het breekt, is het resultaat een roodachtige aarde. Het is permeabel voor gassen, vloeistoffen en vetten.
Deze klei wordt vaak gebruikt voor bakstenen en vloeren. De kooktemperatuur varieert van 700 tot 1000 ° C en kan worden afgedekt met tinoxide om een stanniferisch vaatwerk te verkrijgen. De Italiaanse en Engelse tegels zijn gemaakt met verschillende soorten klei.
2- Wit keramiek
Het is een zuiverder materiaal, daarom hebben ze geen vlekken. De granulometrie is meer gecontroleerd en meestal geglazuurd op het buitenoppervlak om de ondoordringbaarheid te verbeteren.
Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van sanitair en tafelgerei. Voer in deze groep het volgende in:
Het porselein
Het is een materiaal dat is gemaakt van kaolien, een soort van zeer zuivere klei waaraan veldspaat en kwarts of vuursteen wordt toegevoegd.
Het koken van dit materiaal gebeurt in twee fasen: in de eerste fase wordt het gekookt op 1000 of 1300 ° C; en in de tweede fase kan het 1800 ° C bereiken.
Porseleinen kunnen zacht of hard zijn. In het geval van zacht, bereikt de eerste kookfase 1000 ° C.
Daarna wordt het uit de oven gehaald om het glazuur aan te brengen. En dan gaat het terug naar de oven voor de tweede fase, waarbij een minimumtemperatuur van 1250 ° C wordt toegepast.
In het geval van harde porselein, wordt de tweede kookfase uitgevoerd bij een hogere temperatuur: 1400 ° C of meer.
En als het gaat versieren, wordt de decoratie gedefinieerd en gaat het in de oven, maar deze keer op 800 ° C.
Het heeft veelvuldig gebruik in de industrie om voorwerpen van commercieel gebruik uit te werken (servies bijvoorbeeld), of voor objecten van meer gespecialiseerd gebruik (als isolatoren in transformatoren).
3 - Vuurvast
Het is een materiaal dat bestand is tegen zeer hoge temperaturen (tot 3000 ° C) zonder te vervormen. Het zijn kleien met grote hoeveelheden aluminiumoxide, beryllium, thorium en zirkonium.
Ze worden gekookt tussen 1300 en 1600 ° C en moeten geleidelijk worden gekoeld om fouten, scheuren of interne spanningen te voorkomen.
De Europese norm DIN 51060 / ISO / R 836 stelt dat een materiaal vuurvast is als het week wordt met een minimumtemperatuur van 1500 ° C.
De stenen zijn een voorbeeld van dit type materiaal dat wordt gebruikt voor de bouw van ovens.
4- Glazen
Glazen zijn vloeibare stoffen met een siliconenbasis, die bij afkoeling stolt met verschillende vormen.
Verschillende fluxen worden toegevoegd aan de siliciumbasis, afhankelijk van het type glas dat moet worden vervaardigd. Deze stoffen verlagen het smeltpunt.
5- Cements
Het is een materiaal dat is samengesteld uit kalksteen en gemalen calcium, dat stijf wordt zodra het wordt gemengd met vloeistof (bij voorkeur water) en kan blijven staan. Hoewel het nat is, kan het in de gewenste vorm worden gegoten.
6 - Schuurmiddelen
Het zijn mineralen met extreem harde deeltjes en met aluminiumoxide en diamantpasta, onder hun componenten.
Speciale keramische materialen
De keramische materialen zijn hard en sterk, maar ze zijn ook kwetsbaar, dus hebben ze hybride of composietmaterialen ontwikkeld met een matrix van glasvezel of kunststof polymeer.
Keramische materialen kunnen worden gebruikt om deze hybriden te ontwikkelen. Dit zijn materialen die zijn samengesteld uit siliciumdioxide, aluminiumoxide en sommige metalen zoals kobalt, chroom en ijzer.
Bij de uitwerking van deze hybriden worden twee technieken gebruikt:
De gesynthetiseerde
Het is de techniek waarbij metaalpoeders worden gecomprimeerd.
De frit
Met deze techniek wordt de legering bereikt door het metaalpoeder samen met het keramische materiaal in een elektrische oven samen te persen.
In deze categorie komen de zogenaamde composiet matrixkeramiek (CMC). Hiervan kunnen worden vermeld:
- carbiden
Zoals wolfraam, titanium, silicium, chroom, borium of koolstofversterkt siliciumcarbide.
- nitriden
Zoals silicium, titanium, keramisch oxyinitride of sialon.
- Keramische oxiden
Zoals alumina en zirkonia.
- elektrokeramiek
Het zijn keramische materialen met elektrische of magnetische eigenschappen.
De 4 belangrijkste toepassingen van keramische materialen
1- In de lucht- en ruimtevaartindustrie
In dit veld zijn lichte componenten met weerstand tegen hoge temperaturen en mechanische vereisten vereist.
2- In de biogeneeskunde
In dit gebied zijn ze nuttig voor de voorbereiding van botten, tanden, implantaten, enz..
3- In de elektronica
Waar deze materialen worden gebruikt voor de vervaardiging van laserversterkers, glasvezel, condensatoren, lenzen, isolatoren, onder anderen.
4- In de energiesector
Het is waar keramische materialen bijvoorbeeld nucleaire brandstofcomponenten kunnen opleveren.
De 7 meest opvallende keramische materialen
1- Alumina (Al2O3)
Het wordt gebruikt om gesmolten metaal te bevatten.
2- Aluminium nitride (AIN)
Het wordt gebruikt als materiaal voor geïntegreerde schakelingen en als vervanging voor AI203.
3- boorcarbide (B4C)
Het wordt gebruikt voor het maken van nucleaire afscherming.
4- Siliciumcarbide (SiC)
Het wordt gebruikt om metalen te coaten, vanwege de weerstand tegen oxidatie.
5- Siliciumnitride (Si3N4)
Ze worden gebruikt bij de vervaardiging van de componenten van automotoren en gasturbines.
6- Titaniumborium (TiB2)
Het neemt ook deel aan de vervaardiging van harnassen.
7 - Urania (UO2)
Dient als brandstof voor kernreactoren.
referenties
- Alarcón, Javier (s / f). Chemie van keramische materialen. Hersteld van: uv.es
- Q., Felipe (2010). Eigenschappen van keramiek. Teruggeplaatst van: constructorcivil.org
- Lázaro, Jack (2014). Structuur en eigenschappen van keramiek. Teruggeplaatst van: prezi.com
- Mussi, Susan (s / f). Cooking. Teruggeplaatst van: ceramicdictionary.com
- ARQHYS Magazine (2012). Eigenschappen van keramiek. Teruggeplaatst van: arqhys.com
- National Technological University (2010). Classificatie van keramische materialen. Teruggeplaatst van: cienciamateriales.argentina-foro.com
- National Technological University (s / f). Keramische materialen Teruggeplaatst van: frm.utn.edu.ar
- Wikipedia (s / f). Keramisch materiaal Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org