精密陶瓷正在改变世界
由于其卓越的高温性能,硬度和电性能,先进的精密陶瓷经常在各种应用中替代金属,聚合物和耐火材料。通过改变化学配方或制造工艺,可以调整其性能以满足各种苛刻的条件。正确使用陶瓷可以延长产品寿命,提高效率,降低总体维护成本并提高产品性能。
什么是精密陶瓷?
卓越的电气性能
优异的耐磨性
精密陶瓷往往是极好的电绝缘体(高介电强度)。它们在其他材料的机械和热性能趋于下降的高温应用中特别有用。某些陶瓷具有低电损耗和高介电常数。这些通常用于电容器和谐振器等电子应用。另外,将绝缘体与结构部件结合的能力导致了许多产品创新。
许多精密陶瓷能够承受难以置信的高温,同时仍保持其机械和电气性能。在所有金属和聚合物将开始损害其性能的地方,工业陶瓷将继续以一致的性能和可靠性发挥作用。这种特性使陶瓷适合在高温应用中使用,例如熔炉,喷气发动机,制动系统和切削工具。
精密陶瓷的另一个常见特性是密度低,范围为2至6 g / cm³,这比不锈钢(8 g /cm³)和钛(4.5 g / cm³)要轻得多。由于其高硬度和低重量,技术陶瓷正越来越多地用于各种行业,这些应用是其他材料无法比拟的性能和长寿命的应用。
精密陶瓷具有很高的强度,但是,只有在压缩时才具有这种强度。例如,许多工业陶瓷可以承受1000至4000 MPa的极高负载。另一方面,钛被认为是非常坚固的金属,其抗压强度仅为1000 MPa。
低密度
极高的抗压强度
高硬度
精密陶瓷最常见的特性之一是极高的硬度(和刚度),有些是不锈钢的4倍以上。如此高的硬度直接转化为出色的耐磨性,这意味着许多工业用陶瓷具有比其他任何材料都更长久地保持其精确,高公差光洁度的能力。
不同的精密陶瓷表现出不同的机械、热和电气特性 – 本概述旨在提供精密陶瓷的大致参数。有关更具体的信息,请参阅我们的材料比较指南或材料部分。
精密陶瓷的优势
精密陶瓷的性能
陶瓷,广义上定义为“无机固体”,与金属,聚合物和复合材料一起,是主要的材料类别之一。有几种不同类型的陶瓷,其中精密陶瓷(也称为先进陶瓷或技术陶瓷)是具有最高机械性能,电性能和/或热性能的组。它们的高性能部分归因于其极高的纯度,这些纯度通常是与氧化物,碳化物或氮化物结合的金属化合物。陶瓷具有增加产品寿命,提高效率,降低总体维护成本并提高性能的能力。
什么是精密陶瓷
超高温能力
精密陶瓷可以在没有金属(或几乎任何其他材料)无法保持其性能的情况下发挥作用。一些陶瓷可以在超过1750°C的温度下运行,使它们属于超高温材料。事实证明,这些陶瓷在发动机,涡轮机和轴承等高温应用中具有不可估量的价值,它们可以延长使用寿命,提高性能和提高效率。
导热或绝缘
不同类型的精密陶瓷材料具有截然不同的热性能。有些陶瓷(氮化铝)具有高导热性,通常用作许多电气应用中的散热器或交换器。其他陶瓷的热导电性要小得多,因此适合各种应用。
化学惰性和耐腐蚀
精密陶瓷化学性质非常稳定,化学溶解度低,因此高度耐腐蚀。金属和聚合物不能提供相同的惰性或耐腐蚀性,这使陶瓷成为许多商业和工业应用中极具吸引力的选择,尤其是在还需要耐磨性的情况下。
拉升强度和可塑性差
精密陶瓷拥有上述所有这些有利的属性,但为什么我们不经常看到精密陶瓷。可能原因有很多,但主要是因为其他类型的材料的切削和可塑性强。这是精密陶瓷某个性能可以比金属材料少15倍的地方。
精密陶瓷的弊端
高脆度
精密陶瓷可能存在的另一个问题,是由于其延展性较低,导致它们可能非常脆。这意味着精密陶瓷具有非常差的抗冲击性。本属性是由精密陶瓷独特的原子键引起的。金属具有相对较低强度的"金属"键,但是,它们可以在任何方向与原子结合。这种具有多种多向键的能力使得金属的延展性、韧性和相对较强。陶瓷显然没有金属键,相反,它们具有离子和共价键——这些非常坚固,但它们只能向非常具体的方向粘结。这种高度组织的粘合结构意味着原子结构难以转移,使得陶瓷无法塑性。
难以设计
每种类型的精密陶瓷都有特定的热、机械和电气特性,根据操作条件和产品设计的不同,这些特性可能大不相同。事实上,即使是同一类型的精密陶瓷材料的制造工艺,也可以彻底改变其性能。幸运的是,我们可以帮忙。
项目 | 陶瓷 | 金属 | 聚合物 | 耐火材料 |
---|---|---|---|---|
密度 | 从低到高 | 从低到高 | 低 | 低到中 |
硬度 | 高 | 中等 | 低 | 中等 |
韧性 | 低 | 高 | 中等 | 低 |
耐磨性 | 高 | 中等 | 低 | 中等 |
抗拉强度 | 低到中 | 高 | 低 | 低 |
抗压强度 | 高 | 中到高 | 低到中 | 中等 |
杨氏模量 | 中到高 | 从低到高 | 低 | 中等 |
尺寸稳定性 | 高 | 低到中 | 低 | |
热膨胀 | 低到中 | 中到高 | 低 | |
导热 | 中等 | 中到高 | 低 | 中等 |
热冲击 | 低 | 中到高 | 高 | 低到中 |
电阻 | 高 | 低 | 高 | |
耐化学性 | 高 | 低到中 | 中等 | |
抗氧化性 | 中到高 | 低 | 低 | |
切削难度 | 中等 | 低 | 中等 |
陶瓷与金属、聚合物和耐火材料
此图表是给出每个材料组的一般趋势的想法,具体信息可以在每个材料页面上找到。
致好陶瓷提供多种先进的精密陶瓷服务。我们所有的材料都有多种形式可供选择,从板材和管子到棒材和成品组件。对于定制零件,我们可以根据客户的技术要求进行设计和加工。我们提供的每一种材料都有其独特的特性,适合非常专业的应用。
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