Микроструктура диктует макропроизводительность: материаловедение технической керамики

Исключительные свойства промышленных керамических изделий не случайно; они созданы на микроскопическом уровне.Понимание связи между микроструктурой и производительностью является ключом к правильному выбору материала.

• Мельчайшие зерна (< 1 мкм):Повышение твердости, прочности и износостойкости (по отношению Холла-Петча).
• Грубые зерна (1-10 мкм):Может улучшить прочность на перелом и термоупорность.
• Управление:Время и температура синтерирования точно контролируются для достижения целевого размера зерна.

• Низкая пористость (< 1%):Максимизирует механическую прочность, жесткость и теплопроводность.
• Инженерная пористость (5-40%):Создает легкие детали, теплоизоляцию или фильтры.

Высокая прочность циркония, необычная для керамики, обусловлена хитрым микроструктурным трюком:

1. Он стабилизируется вметастабильная тетрагональная фазапри комнатной температуре с использованием таких добавок, как Yttria.
2. Когда размножающаяся трещина создает напряжение, зерна на вершине трещины превращаются вмоноклиническая фаза.
3. Эта трансформация сопровождается3-5% увеличение объема, который сжимает трещину и препятствует ее распространению.

• Для максимальной твердости/изобретаемости:Выберитетонкозернистый, высокочистый алюминий.
• Для высокой прочности и прочности:Выберитециркония, стабилизированная итрием (YSZ).
• Для термоупорности:Выберитекарбид кремния с крупнозернистым содержаниемс высокой теплопроводностью.

Заключение:Определение керамического материала - это определение желаемой микроструктуры.Работа с производителем, который может надежно производить эту микроструктуру, имеет решающее значение для производительности и согласованности деталей.