KERAMISCHE MATERIALIEN: EIGENSCHAFTEN, TYPEN, VERWENDUNGEN - KULTURVOKABULAR - 2025

Die keramischen Materialien bestehen aus anorganischen, metallischen oder nicht festen Stoffen, die Wärme ausgesetzt wurden. Seine Basis ist normalerweise Ton, aber es gibt verschiedene Arten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen.

Gewöhnlicher Ton ist eine Keramikpaste. Auch roter Ton ist eine Art Keramikmaterial, dessen Bestandteile Aluminiumsilikate enthalten. Diese Materialien werden durch eine Mischung aus kristallinen und / oder glasartigen Phasen gebildet.

Wenn sie mit einem Einkristall hergestellt werden, sind sie einphasig. Sie sind polykristallin, wenn sie aus vielen Kristallen bestehen.

Die Kristallstruktur von Keramikmaterialien hängt vom Wert der elektrischen Ladung der Ionen und der relativen Größe der Kationen und Anionen ab. Je mehr Anionen das zentrale Kation umgeben, desto stabiler ist der resultierende Feststoff.

Keramische Materialien können in Form eines dichten Feststoffs, einer Faser, eines feinen Pulvers oder eines Films vorliegen.

Der Ursprung des Wortes Keramik liegt im griechischen Wort Keramikos, dessen Bedeutung "verbranntes Ding" ist.

Strafverfolgung

Die Verarbeitung von Keramikmaterialien hängt von der Art des zu beschaffenden Materials ab. Die Herstellung eines Keramikmaterials erfordert jedoch normalerweise die folgenden Verfahren:

1- Mischen und Mahlen von Rohstoffen

Es ist der Prozess, bei dem Rohstoffe zusammengefügt werden und versucht wird, ihre Größe und Verteilung zu homogenisieren.

2- Konformation

In dieser Phase erhält der Teig Form und Konsistenz, was mit den Rohstoffen erreicht wird. Auf diese Weise wird die Dichte der Mischung erhöht, wodurch ihre mechanischen Eigenschaften verbessert werden.

3- Formen

Es ist der Prozess, durch den eine Darstellung oder ein Bild (in der dritten Dimension) eines realen Objekts erstellt wird. Zum Formen wird üblicherweise einer dieser Prozesse ausgeführt:

Drücken

Das Rohmaterial wird in eine Matrize gepresst. Trockenpressen wird häufig verwendet, um feuerfeste Produkte und elektronische Keramikkomponenten herzustellen. Diese Technik ermöglicht die schnelle Herstellung mehrerer Teile.

Barbonitformteil

Es ist eine Technik, mit der dieselbe Form hunderte Male ohne Fehler oder Verformungen hergestellt werden kann.

Extrusion

Es ist ein Prozess, bei dem das Material durch eine Düse gedrückt oder extrahiert wird. Wird verwendet, um Objekte mit einem klaren und festen Querschnitt zu erzeugen.

4- Trocknen

Es ist ein Prozess, der darin besteht, die Verdunstung des Wassers und die Kontraktionen, die es in dem Stück erzeugt, zu kontrollieren.

Es ist eine kritische Phase des Prozesses, da es davon abhängt, dass das Stück seine Form beibehält.

5- Kochen

Aus dieser Phase wird der "Kuchen" erhalten. Bei diesem Verfahren wird die chemische Zusammensetzung des Tons geändert, um ihn spröde, aber wasserporös zu machen.

In dieser Phase muss die Wärme langsam ansteigen, bis eine Temperatur von 600 ° C erreicht ist. Nach dieser ersten Phase werden die Dekorationen gemacht, wenn sie gemacht werden wollen.

Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Teile im Ofen getrennt sind, um Verformungen zu vermeiden.

Eigenschaften keramischer Werkstoffe

Obwohl die Eigenschaften dieser Materialien weitgehend von ihrer Zusammensetzung abhängen, weisen sie im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften auf:

• Kristallstruktur. Es gibt jedoch auch Materialien, die diese Struktur nicht oder nur in bestimmten Sektoren haben.
• Sie haben eine Dichte von ca. 2 g / cm3.
• Dies sind Materialien mit isolierenden Eigenschaften von Strom und Wärme.
• Sie haben einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten.
• Sie haben einen hohen Schmelzpunkt.
• Sie sind in der Regel wasserdicht.
• Sie sind weder brennbar noch oxidierbar.
• Sie sind hart, aber gleichzeitig zerbrechlich und leicht.
• Sie sind beständig gegen Kompression, Verschleiß und Korrosion.
• Sie haben Frost oder die Fähigkeit, niedrigen Temperaturen zu widerstehen, ohne sich zu verschlechtern.
• Sie haben chemische Stabilität.
• Sie erfordern eine gewisse Porosität.

Klassifizierung: Arten von Keramikmaterialien

1- Rote Keramik

Es ist die am häufigsten vorkommende Art von Ton. Es hat eine rötliche Farbe, die auf das Vorhandensein von Eisenoxid zurückzuführen ist.

Beim Kochen besteht es aus Aluminat und Silikat. Es ist das am wenigsten verarbeitete von allen. Wenn es bricht, ist das Ergebnis eine rötliche Erde. Es ist durchlässig für Gase, Flüssigkeiten und Fette.

Dieser Ton wird üblicherweise für Ziegel und Böden verwendet. Seine Brenntemperatur reicht von 700 bis 1000 ° C und es kann mit Zinnoxid bedeckt werden, um ein wasserdichtes Steingut zu erhalten. Italienisches und englisches Steingut werden aus verschiedenen Tonsorten hergestellt.

2- Weiße Keramik

Es ist ein reineres Material, daher haben sie keine Flecken. Ihre Granulometrie ist kontrollierter und sie sind normalerweise außen emailliert, um ihre Undurchlässigkeit zu verbessern.

Es wird zur Herstellung von Sanitärartikeln und Geschirr verwendet. Diese Gruppe umfasst:

Porzellan

Es ist ein Material, das aus Kaolin hergestellt wird, einer sehr reinen Tonart, der Feldspat und Quarz oder Feuerstein zugesetzt werden.

Das Kochen dieses Materials erfolgt in zwei Phasen: In der ersten Phase wird es bei 1000 oder 1300 ° C gekocht; und in der zweiten Phase können 1800 ° C erreicht werden.

Porzellan kann weich oder hart sein. Bei weichen erreicht die erste Kochphase 1000 ° C.

Es wird dann aus dem Ofen genommen, um Glasur aufzutragen. Und dann geht es zurück zum Ofen für die zweite Phase, in der eine Mindesttemperatur von 1250 ° C angewendet wird.

Bei harten Porzellanen erfolgt die zweite Kochphase bei einer höheren Temperatur: 1400 ° C oder mehr.

Und wenn es dekoriert werden soll, wird die definierte Dekoration hergestellt und in den Ofen gestellt, diesmal jedoch bei ca. 800 ° C.

Es wird in der Industrie mehrfach verwendet, um Objekte für den gewerblichen Gebrauch (z. B. Geschirr) oder für Objekte für einen spezielleren Gebrauch (z. B. Isolierung in Transformatoren) herzustellen.

3- Feuerfest

Es ist ein Material, das sehr hohen Temperaturen (bis zu 3000 ° C) standhält, ohne sich zu verformen. Sie sind Tone mit hohen Anteilen an Aluminiumoxid, Beryllium, Thorium und Zirkonium.

Sie werden zwischen 1300 und 1600 ° C gekocht und müssen schrittweise abgekühlt werden, um Versagen, Risse oder innere Spannungen zu vermeiden.

Die europäische Norm DIN 51060 / ISO / R 836 legt fest, dass ein Material feuerfest ist, wenn es bei einer Mindesttemperatur von 1500 ° C erweicht.

Ziegel sind ein Beispiel für diese Art von Material, das für den Bau von Öfen verwendet wird.

4- Gläser

Gläser sind flüssige Substanzen auf Siliziumbasis, die sich beim Abkühlen in verschiedenen Formen verfestigen.

Je nach Art des herzustellenden Glases werden der Siliziumbasis unterschiedliche Flussmittel hinzugefügt. Diese Substanzen senken den Schmelzpunkt.

5- Zemente

Es ist ein Material aus Kalkstein und gemahlenem Kalzium, das nach dem Mischen mit Flüssigkeit (vorzugsweise Wasser) steif wird und sich absetzen kann. Im nassen Zustand kann es in die gewünschte Form gebracht werden.

6- Schleifmittel

Sie sind Mineralien mit extrem harten Partikeln und enthalten unter anderem Aluminiumoxid und Diamantpaste.

Spezielle Keramikmaterialien

Keramische Materialien sind widerstandsfähig und hart, aber auch zerbrechlich, weshalb Hybrid- oder Verbundmaterialien mit einer Glasfaser- oder Kunststoffpolymermatrix entwickelt wurden.

Zur Entwicklung dieser Hybride können keramische Materialien verwendet werden. Dies sind Materialien, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und einigen Metallen wie Kobalt, Chrom und Eisen bestehen.

Bei der Entwicklung dieser Hybriden werden zwei Techniken verwendet:

Das synthetisierte

Es ist die Technik, bei der die Metallpulver verdichtet werden.

Der Braten

Mit dieser Technik wird die Legierung erreicht, indem das Metallpulver zusammen mit dem Keramikmaterial in einem Elektroofen komprimiert wird.

In diese Kategorie fallen die sogenannten Composite Matrix Ceramics (CMC). Diese können aufgelistet werden:

- Karbide

Wie Wolfram, Titan, Silizium, Chrom, Bor oder kohlenstoffverstärktes Siliziumkarbid.

- Nitride

Wie Silizium, Titan, keramisches Oxynitrid oder Sialon.

- -

Sie sind Keramikmaterialien mit elektrischen oder magnetischen Eigenschaften.

Die 4 Hauptanwendungen von Keramikmaterialien

1- In der Luft- und Raumfahrtindustrie

In diesem Bereich sind leichte Bauteile mit Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und mechanische Anforderungen erforderlich.

2- In der Biomedizin

In diesem Bereich eignen sie sich zur Herstellung von Knochen, Zähnen, Implantaten usw.

3- In der Elektronik

Wo diese Materialien verwendet werden, um unter anderem Laserverstärker, Lichtwellenleiter, Kondensatoren, Linsen und Isolatoren herzustellen.

4- In der Energiewirtschaft

Hier können beispielsweise keramische Werkstoffe zu Bestandteilen von Kernbrennstoffen führen.

Die 7 herausragendsten Keramikmaterialien

1- Aluminiumoxid (Al 2 O 3)

Es wird verwendet, um geschmolzenes Metall zu enthalten.

2- Aluminiumnitrid (AIN)

Es wird als Material für integrierte Schaltkreise und als Ersatz für AI203 verwendet.

3- Borcarbid (B4C)

Es wird verwendet, um nukleare Rüstungen herzustellen.

4- Siliciumcarbid (SiC)

Es wird aufgrund seiner Oxidationsbeständigkeit zum Beschichten von Metallen verwendet.

5- Siliziumnitrid (Si3N4)

Sie werden zur Herstellung von Bauteilen für Kraftfahrzeugmotoren und Gasturbinen eingesetzt.

6- Titanborid (TiB2)

Es ist auch an der Herstellung von Schilden beteiligt.

7-Urania (UO2)

Es dient als Brennstoff für Kernreaktoren.

Verweise

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