La microstruttura detta le macro-prestazioni: la scienza dei materiali della ceramica tecnica

Le eccezionali proprietà della ceramica industriale non sono casuali; sono progettati a livello microscopico. Comprendere il legame tra microstruttura e prestazioni è fondamentale per la corretta selezione dei materiali.

• Grani più fini (<1μm):Aumentare la durezza, la robustezza e la resistenza all'usura (seguendo la relazione Hall-Petch). Ideale per utensili da taglio e piastre antiusura.
• Grani più grossi (1-10μm):Può migliorare la tenacità alla frattura e la resistenza agli shock termici. Utilizzato in alcune applicazioni refrattarie e strutturali.
• Controllare:Il tempo e la temperatura di sinterizzazione sono controllati con precisione per ottenere la dimensione dei grani desiderata.

• Bassa porosità (<1%):Massimizza la resistenza meccanica, la rigidità e la conduttività termica. Essenziale per componenti strutturali e soggetti ad usura.
• Porosità ingegnerizzata (5-40%):Crea parti leggere, isolamento termico o filtri. La forza viene sacrificata per la funzionalità.

L'elevata resistenza alla frattura della zirconio, insolita per una ceramica, deriva da un intelligente trucco microstrutturale:

1. È stabilizzato in afase tetragonale metastabilea temperatura ambiente utilizzando additivi come l'ittrio.
2. Quando una fessura che si propaga crea stress, i grani all'apice della fessura si trasformano in afase monoclina.
3. Questa trasformazione è accompagnata da aEspansione del volume del 3-5%., che comprime la fessura e ne ostacola la propagazione.

• Per la massima durezza/usura:Scegliereallumina a grana fine e di elevata purezza.
• Per elevata tenacità e resistenza:Sceglierezirconio stabilizzato con ittrio (YSZ).
• Per la resistenza allo shock termico:Sceglierecarburo di silicio a grana grossacon elevata conduttività termica.

Conclusione:Specificare un materiale ceramico significa in realtà specificare la microstruttura desiderata. Lavorare con un produttore in grado di produrre in modo affidabile quella microstruttura è fondamentale per le prestazioni e la coerenza delle parti.