Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Współczesna ceramika -tradycja -teraźniejszość -przyszłość

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Współczesna ceramika -tradycja -teraźniejszość -przyszłość"— Zapis prezentacji:

1 Współczesna ceramika -tradycja -teraźniejszość -przyszłość

2 Ceramika [gr. Ho kéramos ziemia, glina] nieorganiczne i niemetaliczne materiały otrzymywane w wyniku procesu ceramicznego. Proces ceramiczny przebiega następująco: drobnoziarniste proszki ceramiczne formuje się różnymi metodami (prasowanie, odlewanie, toczenie) w żądany kształt, często po dodaniu substancji ułatwiających lub umożliwiających kształtowanie (woda, subst. organiczne); po uformowaniu kształtki konsoliduje się (zespala) do postaci litego ciała stałego poprzez wypalanie w temp o C. R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277.

3 Mezopotamia 5500 BC

4 Chiny 4500 BC

5 Egipt 1300 BC Fajans Szkło

6 Mezopotamia BC Szkliwione cegły

7 Grecja 400 BC ceramikaszkło

8 Rzym 100 AD lampka oliwna szkło

9 Chiny AD Porcelana

10 Barcelona XX wiek

11 XXI wiek

12 ZMIANY STRUKTURY W TRAKCIE PROCESU CERAMICZNEGO FormowanieProszekSpiekanie

13 Podstawowe stadia wytwarzania wyrobów ceramicznych wg Neprakty

14 C E R A M I K A MATERIAŁY BUDOWLANE MATERIAŁY WIĄŻĄCE CERAMIKA SZLACHETNA SZKŁO I DEWITRYFIKATY MATERIAŁY OGNIOTRWAŁE MATERIAŁY ŚCIERNE CERAMIKA KONSTRUKCYJNA Al 2 O 3 ZrO 2 Si 3 N 4 SiC AlN CERAMIKA FUNKCJONALNA elektroniczna elektrotechniczna magnetyczna piezoelektryczna jądrowa kosmiczna bioceramika NANOCERAMIKA EMALIE

15 Charakterystyka porównawcza wybranych właściwości metali, tworzyw sztucznych i ceramiki technicznej Gęstość Wytrzymałość cieplna Odporność chemiczna Odporność na ścieranie Kruchość Wytrzymałość mechaniczna Obrabialność Cena ? ? METALE TWORZYWA SZTUCZNE CERAMIKA TECHNICZNA niekorzystna mniej niekorzystna korzystna ? możliwa do osiągnięcia

16 Funkcje tworzyw ceramicznych Funkcje termiczne izolacje termiczne promienniki IR Funkcje mechaniczne wirniki komory spalania łożyska dysze palników narzędzia skrawające Funkcje biologiczne sztuczne korzenie zębów endoprotezy kości i stawy sztuczne zastawki serca nośniki katalizatorów katalizatory elektrody nośniki enzymów czujniki gazów detektory węglowodorów układy alarmowe przecieku gazu Funkcje chemiczne Funkcje nuklearne paliwa nuklearne materiały na osłony i ekrany Funkcje optyczne świetlówki wysokociśnieniowe lampy sodowe lasery Funkcje magnetyczne głowice magnetofonowe rdzenie pamięci magnesy silniki miniaturowe Funkcje elektryczne Kondensatory podłoża elektroniczne elementy czujników temperatury ogniwa słoneczne

17 Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej Ceramika konstrukcyjna obejmuje swoim zasięgiem głównie: mechanoceramikę chemoceramikę bioceramikę termoceramikę

18 Części silników spalinowych Części turbin gazowych Części statków powietrznych i sprzętu wojskowego Części termoodporne Części odporne na ścieranie Łożyska toczne Części pomp i armatury Narzędzia do szybkościowej obróbki metali Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej W obrębie mechanoceramiki wyróżnić można kilka podstawowych grup wyrobów:

19 Zastosowanie ceramiki funkcjonalnej Około 70% obrotów rynku ceramicznego skupia się wokół wyrobów spełniających głównie funkcje elektryczne (ceramika elektroniczna) Do najważniejszych wyrobów z zakresu elektroceramiki zalicza się: kondensatory, filtry, przetworniki, termistory, warystory, izolatory, podłoża do układów scalonych, świece zapłonowe. optoceramika – materiały laserowe, okienka optyczne, przetworniki elektrooptyczne

20 Właściwości materiałów ceramicznych Charakterystyczna różnica między ceramiką a innymi materiałami leży w wytrzymałości na wzrastające naprężenia (ciągliwość). Z uwagi na silne wiązania kowalencyjno- jonowe materiały ceramiczne są z natury kruche. Podstawowym ograniczeniem szerszego stosowania materiałów ceramicznych jest ich KRUCHOŚĆ. Często defekt struktury nie powoduje widocznych zmian a jednak w następstwie korozji naprężeniowej, tworzącej ciągłe pękniecie, może dojść do zniszczenia wyrobu w czasie eksploatacji. Ceramika monolityczna naprężenie odkształcenie Metal Zniszczenie katastroficzne

21 MATERIAŁY WSPÓŁCZESNE TWORZYWA CERAMICZNE Kompozyty ceramika-metal Kompozyty ceramika- tworzywo sztuczne Kompozyty ceramika- metal-tworzywo sztuczne METALE TWORZYWA SZTUCZNE

22 Dotychczasowe zastosowanie i prognozy wzrostu udziału procentowego szeregu materiałów w konstrukcji silników samolotowych STAL STOPY NIKLU STOPY TYTANU STOPY ALUMINIUM METALOWE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE CERAMICZNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE Lata uruchomienie masowej produkcji tłoków i bloków cylindrowych zbrojonych lokalnie (Toyota, Honda i Ebisawa opanowanie procesu naparowywania - wlewki i wyroby kształtowane przez firmę ALCAN opracowanie przez firmę Lanxide metody bezpośredniego utleniania/azotowania i infiltracji quasi-grawitacyjnej - kompozyty odporne na ścieranie i obudowy mikroukładów elektronicznych komercjalizacja kompozytów zbrojonych dyspersyjnie SiC i Al 2 O 3

23 Rok Prace koncepcyjne Prace badawcze Prace optyma- lizacyjne Produkcja rynkowa KOMPOZYTY CERAMICZNE CERAMIKA MONOLITYCZNA POKRYCIA CERAMICZNE STADIA ROZWOJOWE GŁÓWNYCH RODZAJÓW CERAMIKI SPECJALNEJ W ODNIESIENIU DO CZĘŚCI SILNIKOWYCH

24 Mikroreaktor ceramiczny R.Pampuch, Kompozyty, nr 12, 4(2004)

25 Nanostrukturalne (nanokrystaliczne) materiały Wielkość ziarna (na ogół)1 10 nm lecz nie większa niż100 nm

26 Gdy ziarno < 100 nm właściwości materiałów zmieniają się gwałtownie: wytrzymałość mechaniczna rośnie ok. 4x przesuwa się granica plastyczności materiału przewodnictwo cieplne spada kilka razy mikrotwardość wzrasta dwa razy, np. n-Al 2 O 3 -SiC (10%obj.) odporność na ścieranie wzrasta 4 razy, np. n-Al 2 O 3 -TiO 2 (13%obj.)

27 Wielkość nanokryształu jest zbliżona do wielkości komórki elementarnej B.Pałosz, Kompozyty 4(2004)9

28 pojedyńczy nano-kryształ ma budowę dwufazową wnętrze-powierzchnia (core-shell)

29 NANOSTRUKTURALNE (NANOKRYSTALICZNE) MATERIAŁY Wielkość ziarna ( na ogół) 1÷10 nm, lecz nie większa niż 100 nm Droga i skomplikowana produkcja nanoproszków Eliminacja aglomeracji proszków nanokrystalicznych Trudności we właściwym zagęszczeniu proszków nanokrystalicznych Minimalizacja procesu wzrostu ziarna podczas spiekania PODSTAWOWE PROBLEMY OTRZYMYWANIA NANOPROSZKÓW

30 CERAMIKACERAMIKA POLIMERYPOLIMERY METALEMETALE INNEINNE 36%28%24%12% ZESTAWIENIE NAKŁADÓW NA BADANIA NAUKOWE I ROZWOJOWE W DZIEDZINIE PROJEKTOWANIA MATERIAŁÓW W NIEMCZECH W LATACH

31 Prognozy rozwojowe ceramicznych materiałów specjalnych Główne cele badawcze: Podniesienie wytrzymałości, a tym samym niezawodności tworzyw oraz wyrobów. Poprawa właściwości wysokotemperaturowych. Optymalizacja struktury dla każdego przypadku zastosowania. Zmniejszenie kruchości materiałów ceramicznych i tym samym zawężenie tolerancji uszkodzeń. Japonia USA Niemcy Francja Wielka Brytania Korea Południowa Skala aktywności wiodących krajów w zakresie zgłoszeń patentowych związanych z ceramiką specjalną ( )


Pobierz ppt "Współczesna ceramika -tradycja -teraźniejszość -przyszłość"

Podobne prezentacje


Reklamy Google