Mikołaj Szafran Współczesna ceramika tradycja teraźniejszość

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk
Advertisements

dr hab. inż. Joanna Hucińska
PAS – Photoacoustic Spectroscopy
Pojęciem stali kadłubowej określa się taką stal, która stosowana jest na elementy konstrukcyjne kadłubów statków podlegających nadzorowi towarzystw klasyfikacyjnych.
Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu
Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym
I KONFERENCJA PROGRAM OPERACYJNY INNOWACYJNA GOSPODARKA Priorytet 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii: Działanie 1.1. Wsparcie badań naukowych.
Projekt kluczowy Segment nr 10
Krzem Joanna Woderska II a.
Kompozyty - materiały współczesnej techniki
NOWE STALE PRZEZNACZONE DO BUDOWY WYSOKOCIŚNIENIOWYCH WODOROWYCH REAKTORÓW Joanna Hucińska.
BUDOWA STOPÓW.
Metody kształtowania wyrobów metalowych
MATERIAŁY FUNKCJONALNE I NANOTECHNOLOGIE
Azbest - cichy morderca
Metale i stopy metali.
Projektowanie materiałów inżynierskich
Kompozyty - wprowadzenie
ZASTOSOWANIE WĘGLOWODORÓW WPŁYW NA ŚRODOWISKO NATURALNE
Materiały Półprzewodnikowe
Materiały przewodowe, oporowe i stykowe
FUNKCJE, PODZIAŁ, DOBÓR I REJESTROWANIE OPAKOWAŃ W OBROCIE TOWAROWYM
Budowa i właściwości ciał stałych
Metale.
Właściwości mechaniczne materiałów
Centrum Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych
2010 nanoświat nanonauka Prowadzimy badania grafenu
Materiały inżynierskie stosowane w medycynie
ENERGETYKA JĄDROWA DLA PRODUKCJI WODORU
CERAMIKA FUNKCJONALNA Prof. dr hab. M.Szafran. Zastosowanie ceramiki funkcjonalnej Około 70% obrotów rynku ceramicznego skupia się wokół wyrobów spełniających.
Indywidualny projekt kluczowy Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym ZB 9. Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach.
Foresight technologiczny w zakresie materiałów polimerowych Panel Roboczy M1 i P1 Tworzywa sztuczne termoplastyczne Przetwórstwo tworzyw termoplastycznych.
PO CO UCZUMY SIĘ O GEOLOGII !?
Metale w moim telefonie
Tlenkowe Ogniwo Paliwowe Zbudowane na Interkonektorze
PIEC INDUKCYJNY H 300 „Hitin” Sp. z o. o. ul. Szopienicka 62 C
Materiały kompozytowe warstwowe (laminarne)
METALE NIEŻELAZNE I ICH STOPY
KOTWY Autor: Anna Dajczer
WITAMY W ŚWIECIE TWORZYW SZTUCZNYCH
Odmiany alotropowe węgla
Automatyzacja i robotyzacja procesów odlewniczych
WPŁYW SPOSOBÓW MIELENIA NA WŁAŚCIWOŚCI WYKORZYSTYWANYCH Z NICH WYROBÓW METHODS INFLUENCING THE GRINDING PROPERTIES OF THE PRODUCTS Dr Inż. Dorota Czarnecka-Komorowska.
Aspekty gospodarcze wdrożenia dyrektywy 2000/53 ELV
Politechnika Rzeszowska
PLAN WYKŁADU Wprowadzenie Podział metod odlewania precyzyjnego
ŚWIAT TWORZYW SZTUCZNTYCH
dr hab. inż. Tadeusz Marciniak
Przewodniki, półprzewodniki i izolatory prądu elektrycznego
Główne zastosowania laserów w mechanice i mikromechanice Znakowanie – główne zastosowanie Cięcie Wypalanie Spawanie Modelowanie kształtu.
WOKÓŁ METALI Metale – pierwiastki chemiczne charakteryzujące się obecnością w sieci krystalicznej elektronów swobodnych (niezwiązanych).
Tworzywa Sztuczne.
Klej klei?! Tak, ale jak?.
KRYSZTAŁY – RODZAJE WIĄZAŃ KRYSTALICZNYCH
Właściwości ciał stałych, cieczy i gazów
..: Materiały ceramiczne :...
Berylowce - Ogólna charakterystyka berylowców Właściwości berylowców
Dlaczego niektóre metale ulegają niszczeniu – korozji?
Z poprzednich lekcji Sprawdź, czy zapamiętałeś: Jakie stany skupienia występują w przyrodzie? Jakie są dowody ziarnistej (atomowej/cząsteczkowej) budowy.
Nanotechnologie Jakub Segiet GiG gr 2.
Początki współczesnego przemysłu tworzyw sztucznych sięgają 1862 roku, kiedy to angielski chemik Alexander Parkes wyprodukował tworzywo zwane parkesinem.,
węgliki, budowa -podział węglików i właściwości, - azotki
Wodór i jego właściwości
Magnez i jego związki Właściwości fizyczne magnezu
Ceramiczne materiały ogniotrwałe
Lutowanie twarde - prezentacja
Ceramiczne materiały specjalne
Wiązania w sieci przestrzennej kryształów
PRĄD ELEKTRYCZNY Bartosz Darowski.
WZMACNIANIE CERAMIKI Ceramika wypalana i szkło z natury są kruche, posiadają stosunkowo niską wytrzymałość na zginanie i kruche pękanie. Czy można te.
Zapis prezentacji:

Mikołaj Szafran Współczesna ceramika tradycja teraźniejszość przyszłość

R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277. 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. 900-2200oC. R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277.

Mezopotamia 5500 BC

Chiny 4500 BC

Egipt 1300 BC Fajans Szkło

Mezopotamia 500-600 BC Szkliwione cegły

Grecja 400 BC ceramika szkło

Rzym 100 AD szkło lampka oliwna

Chiny 500-600 AD Porcelana

Barcelona XX wiek

XXI wiek

ZMIANY STRUKTURY W TRAKCIE PROCESU CERAMICZNEGO Proszek Formowanie Spiekanie

Podstawowe stadia wytwarzania wyrobów ceramicznych wg Neprakty

C E R A M I K A MATERIAŁY BUDOWLANE MATERIAŁY WIĄŻĄCE CERAMIKA SZLACHETNA SZKŁO I DEWITRYFIKATY MATERIAŁY OGNIOTRWAŁE MATERIAŁY ŚCIERNE CERAMIKA KONSTRUKCYJNA Al2O3 ZrO2 Si3N4 SiC AlN CERAMIKA FUNKCJONALNA elektroniczna elektrotechniczna magnetyczna piezoelektryczna jądrowa kosmiczna bioceramika NANOCERAMIKA EMALIE

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

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

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

Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej W obrębie mechanoceramiki wyróżnić można kilka podstawowych grup wyrobów: 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 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

Właściwości materiałów ceramicznych Ceramika monolityczna naprężenie odkształcenie Metal Zniszczenie katastroficzne 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.

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

Dotychczasowe zastosowanie i prognozy wzrostu udziału procentowego szeregu materiałów w konstrukcji silników samolotowych METALOWE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE STAL 50 STOPY NIKLU CERAMICZNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE 40 STOPY TYTANU 30 20 STOPY ALUMINIUM 10 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Lata 1990-91 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 Al2O3

CERAMIKA MONOLITYCZNA POKRYCIA CERAMICZNE 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Rok Prace koncepcyjne badawcze optyma-lizacyjne Produkcja rynkowa KOMPOZYTY CERAMICZNE CERAMIKA MONOLITYCZNA POKRYCIA CERAMICZNE STADIA ROZWOJOWE GŁÓWNYCH RODZAJÓW CERAMIKI SPECJALNEJ W ODNIESIENIU DO CZĘŚCI SILNIKOWYCH

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

Nanostrukturalne (nanokrystaliczne) materiały Wielkość ziarna (na ogół) 110 nm lecz nie większa niż 100 nm

Gdy ziarno < 100 nm właściwości materiałów zmieniają się gwałtownie: wytrzymałość mechaniczna rośnie ok. 4x mikrotwardość wzrasta dwa razy, np. n-Al2O3-SiC (10%obj.) przewodnictwo cieplne spada kilka razy przesuwa się granica plastyczności materiału odporność na ścieranie wzrasta 4 razy, np. n-Al2O3-TiO2 (13%obj.)

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

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

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

CERAMIKA 36% 28% 24% 12% POLIMERY METALE ZESTAWIENIE NAKŁADÓW NA BADANIA NAUKOWE I ROZWOJOWE W DZIEDZINIE PROJEKTOWANIA MATERIAŁÓW W NIEMCZECH W LATACH 2001-2002 CERAMIKA POLIMERY METALE INNE 36% 28% 24% 12%

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 Korea Południowa Wielka Brytania Francja USA Niemcy Skala aktywności wiodących krajów w zakresie zgłoszeń patentowych związanych z ceramiką specjalną (1981-1995)