Keramiske legeringsmaterialer: Egenskaber, typer og anvendelser

Keramiske materialer er anorganiske, ikke-metalliske faste stoffer. De kan være krystallinske eller amorfe i natur, og de fremstilles ved at give disse materialer passende opvarmnings- og afkølingsbehandling. Kemisk kan keramiske materialer defineres som anorganiske oxider eller ikke-oxider. De er sammensat af partikulære materialer, der er krystallinske i natur. De mest almindeligt sete keramiske materialer er keramik og sten. Selvom keramikker er lavet af ler, findes de nu i mange anvendelser inden for ingeniørvirksomhed, halvlendeindustri, værktøjs fremstilling, ballistik, gasturbinemotorer, ure, tandimplantater, syntetiske knogler og rumudstyr.

Keramiske oxider

Keramiske oxider (dvs. alumina eller zirkonia) er modstandsdygtige over for oxidation. De reagerer ikke kemisk, så de er gode elektriske og termiske isolatorer. Oxidkeramikker kræver at være ekstremt rene, så fremstillingsprocessen skal være meget uddybet og kompleks for at sikre, at ingen urenheder, der kan ændre egenskaberne ved disse keramikker markant, forbliver. Yderligere er varmebehandlinger for disse keramiske materialer tilpasset for at give dem en specifik krystalstruktur.

Ikke-oxid keramikker

Ikke-oxid keramikker (dvs. karbider, borider, nitrider eller silicider) er typisk mere benægtede til oxidation. Disse forbindelser er meget hårde og kemisk inerte, så de har gode termiske og elektriske ledningsegenskaber. Fremstilling af ikke-oxid keramiske materialer er generelt en tre-trins proces, hvor de påkrævede ikke-oxider forberedes først, derefter blandes i et pulverformet materiale i visse proportioner, og til sidst opvarmes i et kontrolleret iltfrit miljø.

Kompositter

Kompositter er en kombination af oxider og ikke-oxider, der er forstærket sammen ved hjælp af nogle partikulære stoffer. De er generelt hårde og dyre at fremstille. Deres ledningsevne og oxidationsmodstand vil variere afhængig af den præcise sammensætning. Det er muligt at forberede en bred vifte af kompositkeramikker baseret på de forskellige kombinationer af oxider, ikke-oxider og polymerer (dvs. en kemisk forbindelse, der i betydning består af gentagende strukturelle enheder). Hårdheden, tyngden og ledningsevnen af kompositter kan justeres i henhold til deres fremtidige anvendelser.

Ferritmagneter

Ferritmagneter er billige keramiske materialer. De er meget sprøde og bør derfor ikke bruges i konstruktive anvendelser. Ferritmagneter har en relativt lav termisk tåleevne og begynder at bryde ned omkring 300 grader Celsius. Disse fremstilles ved hjælp af jernoxid og strontium eller bariumoxid, komprimeret sammen med nogle keramiske bindemidler.

BAM

BAM er et keramisk materiale, der indeholder bor, aluminium, magnesium og titanborid. Det er en af de hårdeste og glatteste kendte keramiske materialer. Det finder anvendelse på alle steder, der kræver harde materialer, der er slidmodstandsdygtige og har brug for friktionsfrie miljøer, såsom overtræk på bevægede dele af udstyr og maskiner.