TIINA I INGINERIA MATERIALELORCURS 12 AN I IA

CAP. 12 MATERIALE CERAMICE TEHNICEMaterialele ceramice sunt materiale anorganice nemetalice, cu legturi si structura complexe, obinute din materii prime sub forma de pulberi prin sinterizare, care este un proces de nclzire cu sau fr presare simultana, n timpul cruia se formeaz legturile dintre particule prin difuzie sau topire parial a unui component. Cele mai multe ceramice sunt compui ntre metale si nemetale, astfel c se bazeaz n special pe legturi ionice si covalente.Termenul de ceramica provine de la grecescul keramon care nsemna lut ars.n prezent termenul de ceramica include o gama de materiale mult mai larga, utilizate n cele mai diverse domenii cum ar fi electrotehnica, electronica, industria de automobile, industria chimica, industria metalurgica etc.Sticlele sunt materiale anorganice cu structura amorfa (corpuri vitroase) obinute prin solidificarea unor topituri constituite din amestecuri de oxizi n stare topita, dintre care cel puin unul are rolul de vitrifiant, adic formeaz uniti structurale prin coordinarea atomilor de oxigen n jurul ionului metalic prin legturi ionice sau covalente

12.1 STRUCTURA MATERIALELOR CERAMICEElementele componente ale materialelor ceramice sunt legate ntre ele prin legturi ionice si covalente formnd reele de ioni metalici si nemetalici (cationi si anioni) a cror celul elementara este constituita dintr-un cation, nconjurat de anioni crora anionul le-a cedat electronii de valenta; deoarece metalele prin ionizare pierd electronii de valenta, cationii au de obicei raze mai mici dect anionii astfel c structurile stabile ale fazelor cristaline din ceramice se formeaz atunci cnd fiecare cation metalic este nconjurat de anioni nemetalici cu care se afla n contact direct, ceea ce nseamn c numrul anionilor din unitatea structurala reprezint chiar numrul de coordinaie al structurii cristaline respective; numrul de coordinaie si implicit geometria unitii structurale depinde de valoarea raportului dintre raza cationului rC i raza anionului rA.Razele ionice ale unor componente ale ceramicelor si geometria coordinarilor

STRUCTURA MATERIALELOR CERAMICE

STRUCTURA MATERIALELOR CERAMICEStructurile unor ceramice:a ceramica refractara cu faze cristaline si masa vitroasa; b ceramica cristalina (Al2O3)

12.2 MATERIALE CERAMICE PE BAZ DE SILICIUMaterialele ceramice silicatice aparin sistemului ternar SiO2 Al2O3-X unde X poate s fie K2O, Na2O, CaO sau MgO; materiile prime utilizate au urmtoarele caracteristici: - Argilele sunt silicai de aluminiu hidratai nsoii de impuriti (oxizi metalici) care influeneaz culoarea finala a materialului ceramic; varietatea de argila cea mai utilizata este caolinul (Al2O3 2SiO22H2O) care are o structura lamelara si este constituit din granule, formnd n prezenta apei o suspensie coloidala ce confer amestecului plasticitate;- Nisipul de cuar (silice) modifica plasticitatea argilelor la uscare si ardere n timpul creia sufer transformrile cristalografice cuar tridimit cristobalit;- Feldspatul este denumirea generica pentru compuii compleci de tipul alumino-silicailor de K, Na, Ca, Mg; au rol de fondani deoarece n timpul arderiiFormeaz cu argila si silicea compui cu temperatura mica de topire fiind la originea masei vitroase care leag particulele de silice si de argila si reduce porozitatea

MATERIALE CERAMICE PE BAZ DE ARGIL

MATERIALE CERAMICE PE BAZ DE ARGILComponentul de baza al porelanurilor tehnice este mulitul care asigura acestuia rezistenta mecanica si rezistenta la soc termic ridicate, rezistenta la agresiunea acizilor si alcaliilor.

PORTELANURI TEHNICE : CARACTERISTICI PRINCIPALE

12.3 NITRURI CERAMICENitrura de siliciu cristalizeaza n sitemul hexagonal, iar ponderea legaturilor covalente este de cca 70 %; se caracterizeaza prin rezistenta mecanica ridicata si comportare buna la fluaj, mentinndu-si practic nemodificate caracteristicile pna la 1400 Co; este un material din categoria ceramicelor tehnice de performanta din care se pot obtine piese complicate, cu stabilitate dimensionala buna la variatii de temperatura.

Nitrura de bor poate cristaliza n sistemul cubic si n sistemul hexagonal; cristalizata n sistemul cubic (nitrura cubica de bor sau CBN) are duritatea apropiata de a diamntului, fiind materialul sintetic cu cea mai mare duritate; cristalizata n sistemul hexagonal (ca si grafitul) este utlizata pentru fabricarea unor piese prin sinterizare si pentru electrozi de sudura

12.4 SISTEME DE OXIZIOxidul de aluminiu (Al2O3, alumina) are temperatura de topire 2054 Co si cristalizeaza sub forma de corindon.

Oxidul de zirconiu (ZrO2) are temperatura de topire-solidificare 2690 Co si prezinta mai multe forme alotropice: retea monoclinica de la ta pna la 1000 Co, tetragonala pe intervalul 12002370 Co si cubica peste 2370 Co.

Oxidul de magneziu (MgO magnezita) are temperatura de topire 2800 Co si constituie baza materialelor refractare pentru captuselile cu caracter bazic a cuptoarelor. Pe lnga MgO, refractarele bazice pot contine si alti oxizi dintre care mai des ntlniti sunt CaO, Al2O3 si Cr2O.

12.5 UTILIZAREA MATERIALELOR CERAMICEIn constructia de masini materialele ceramice au o larga utilizare. In domeniul fabricarii sculelor aschietoare, sub forma de placute din aliaje sinterizate sau sub forma de strat de armare ori placare a zonelor active ale sculelor aschietoare, discurilor abrazive, etc. Rulmentii confectionati din materiale ceramice pot lucra fara ungere pna la temperatura de 800 C0, motiv pentru care sunt folositi cu precadere n constructia de motoare turboreactoare. Ceramicele de tip carbura de bor B4C sunt utilizate la fabricarea duzelor pentru instalatiile ce functioneaza cu jet de apa, medii corozive sau pulberi n suspensie. In constructia de automobile, materialele ceramice de tipul oxidului de aluminiu (Al2O3) sau de zirconiu (ZrO2) sunt utilizate la confectionarea corpului bujiilor iar cele de tip nitrura de siliciu (Si3) se folosesc la executarea galeriei de evacuare a gazelor. Ca si ceramicele pe baza de SiC si Si3N4, titanatul de aluminiu (Al2TiO5) este utilizat cu rezultate deosebite la realizarea de matrite pentru turnarea sub presiune a pieselor din aluminiu si fonta cenusie. Deoarece densitatea titanatului de aluminiu este egala cu 1/3 din densitatea otelului iar comportarea sa la temperaturi nalte, uzura si coroziune este foarte buna, acesta este folosit la executarea captuselilor termoizolante si a rotoarelor de turbina.