Keraamiset materiaalit ovat epäorgaanisia, ei-metallisia kiinteitä aineita, jotka on valmistettu kuumentamalla ja sitä seuraavalla jäähdytyksellä. Keraamisilla materiaaleilla voi olla kiteinen tai osittain kiteinen rakenne tai ne voivat olla amorfisia (kuten lasi). Yleisin keramiikka on kiteistä. Työmme koskee pääasiassa teknistä keramiikkaa, joka tunnetaan myös nimellä Engineering Ceramic, Advanced Ceramic tai Special Ceramic. Esimerkkejä teknisen keramiikan sovelluksista ovat leikkaustyökalut, keraamiset pallot kuulalaakereissa, kaasupolttimen suuttimet, ballistinen suojaus, ydinpolttoaine uraanioksidipelletit, biolääketieteelliset implantit, suihkumoottorin turbiinien siivet ja ohjusten kärkikartiot. Raaka-aineet eivät yleensä sisällä savea. Toisaalta lasissa, vaikka sitä ei pidetä keramiikkana, käytetään samoja ja hyvin samanlaisia prosessointi-, valmistus- ja testausmenetelmiä kuin keramiikka.

Kehittyneiden suunnittelu- ja simulointiohjelmistojen ja materiaalilaboratoriolaitteiden avulla AGS-Engineering tarjoaa:

• Keraamisten formulaatioiden kehittäminen

• Raaka-aineiden valinta

• Keraamisten tuotteiden suunnittelu ja kehitys (3D, lämpösuunnittelu, sähkömekaaninen suunnittelu…)

• Prosessisuunnittelu, laitoksen kulku ja asettelut

• Valmistuksen tuki alueilla, jotka sisältävät edistynyttä keramiikkaa

• Laitteiden valinta, räätälöity laitesuunnittelu ja -kehitys

• Tiemaksujen käsittely, kuiva- ja märkäprosessit, proppantin konsultointi ja testaus

• Keraamisten materiaalien ja tuotteiden testauspalvelut

• Lasimateriaalien ja valmiiden tuotteiden suunnittelu-, kehitys- ja testauspalvelut

• Kehittyneiden keramiikka- tai lasituotteiden prototyypit ja nopeat prototyypit

• Oikeudenkäynti ja asiantuntijatodistaja

 

Tekninen keramiikka voidaan luokitella kolmeen eri materiaaliluokkaan:

• Oksidit: alumiinioksidi, zirkoniumoksidi

• Ei-oksidit: karbidit, boridit, nitridit, silisidit

• Komposiitit: Hiukkasvahvistettu, oksidien ja ei-oksidien yhdistelmät.

 

Jokainen näistä luokista voi kehittää ainutlaatuisia materiaaliominaisuuksia sen tosiasian ansiosta, että keramiikka on yleensä kiteistä. Keraamiset materiaalit ovat kiinteitä ja inerttejä, hauraita, kovia, voimakkaita puristuksessa, heikkoja leikkaus- ja jännitysvoimassa. Ne kestävät kemiallista eroosiota joutuessaan happamaan tai syövyttävään ympäristöön. Keramiikka kestää yleensä erittäin korkeita lämpötiloja, jotka vaihtelevat 1 000 °C - 1 600 °C (1 800 °F - 3 000 °F). Poikkeuksia ovat epäorgaaniset materiaalit, jotka eivät sisällä happea, kuten piikarbidi tai piinitridi.  Monet ihmiset eivät ymmärrä, että tuotteen luominen edistyksellisestä teknisestä keramiikasta on vaativa yritys, joka vaatii huomattavasti enemmän työtä kuin metallit tai polymeerit. Kaikilla teknisillä keramiikkatyypeillä on erityisiä lämpö-, mekaanisia ja sähköisiä ominaisuuksia, jotka voivat vaihdella merkittävästi riippuen materiaalin ympäristöstä ja olosuhteista, joissa sitä käsitellään. Jopa täsmälleen samantyyppisen teknisen keraamisen materiaalin valmistusprosessi voi muuttaa sen ominaisuuksia radikaalisti.

 

Joitakin suosittuja keramiikan sovelluksia:

​

Keramiikkaa käytetään teollisuusveitsien valmistuksessa. Keraamisten veitsien terät pysyvät terävinä paljon kauemmin kuin teräsveitsien, vaikka ne ovat hauraampia ja voidaan napsauttaa pudottamalla se kovalle pinnalle. 

 

Moottoriurheilussa sarja kestäviä ja kevyitä eristäviä pinnoitteita on tullut välttämättömäksi esimerkiksi pakosarjan keraamisista materiaaleista.

 

Keramiikkaa, kuten alumiinioksidia ja boorikarbidia, on käytetty ballistisissa panssaroiduissa liiveissä suuren kaliiperin kiväärin tulen torjumiseksi. Tällaiset levyt tunnetaan nimellä Small Arms Protective Inserts (SAPI). Vastaavaa materiaalia käytetään joidenkin sotilaslentokoneiden ohjaamoiden suojaamiseen materiaalin pienen painon vuoksi.

 

Joissakin kuulalaakereissa käytetään keraamisia palloja. Niiden korkeampi kovuus tarkoittaa, että ne ovat paljon vähemmän alttiita kulumiselle ja voivat tarjota yli kolminkertaisen käyttöiän. Ne myös muotoutuvat vähemmän kuormituksen alaisena, mikä tarkoittaa, että niillä on vähemmän kosketusta laakerin tukiseiniin ja ne voivat rullata nopeammin. Erittäin suurilla nopeuksilla käytettävissä sovelluksissa valssauksen aikana aiheutuva kitka voi aiheuttaa ongelmia metallilaakereille; ongelmia, joita keramiikan käyttö vähentää. Keramiikka on myös kemiallisesti kestävämpää ja sitä voidaan käyttää märissä ympäristöissä, joissa teräslaakerit ruostuisivat. Keramiikan käytön kaksi suurta haittaa ovat huomattavasti korkeammat kustannukset ja herkkyys vaurioille iskukuormituksessa. Monissa tapauksissa niiden sähköä eristävät ominaisuudet voivat olla arvokkaita myös laakereissa.

 

Keraamisia materiaaleja voidaan tulevaisuudessa käyttää myös autojen ja kuljetusvälineiden moottoreissa. Keraamiset moottorit on valmistettu kevyemmistä materiaaleista eivätkä vaadi jäähdytysjärjestelmää, mikä mahdollistaa huomattavan painonpudotuksen. Moottorin polttoainetehokkuus on myös korkeampi korkeammissa lämpötiloissa, kuten Carnot'n lause osoittaa. Haittapuolena tavanomaisessa metallimoottorissa suuri osa polttoaineesta vapautuvasta energiasta on haihduttava hukkalämmönä metalliosien sulamisen estämiseksi. Kaikista näistä toivotuista ominaisuuksista huolimatta keraamiset moottorit eivät kuitenkaan ole yleisessä tuotannossa, koska keraamisten osien valmistaminen vaaditulla tarkkuudella ja kestävyydellä on vaikeaa. Keraamisten materiaalien epätäydellisyydet johtavat halkeamiin, jotka voivat johtaa mahdollisesti vaarallisiin laitevioihin. Tällaisia moottoreita on esitelty laboratorioasetuksissa, mutta massatuotanto ei ole vielä mahdollista nykytekniikalla.

 

Kaasuturbiinimoottoreiden keraamisia osia kehitetään parhaillaan. Tällä hetkellä jopa edistyneistä metalliseoksista valmistetut terät, joita käytetään moottoreiden kuumassa osassa, vaativat jäähdytystä ja tarkkaan rajoittavia käyttölämpötiloja. Keramiikasta valmistetut turbiinimoottorit voisivat toimia tehokkaammin, mikä antaisi lentokoneille suuremman kantaman ja hyötykuorman tietyllä polttoainemäärällä.

 

Kellokoteloiden valmistukseen käytetään edistyksellisiä keraamisia materiaaleja. Materiaali on käyttäjien suosima sen keveyden, naarmuuntumisenkestävyyden, kestävyyden, sileän kosketuksen ja mukavuuden vuoksi kylmissä lämpötiloissa metallikoteloihin verrattuna.

 

Biokeramiikka, kuten hammasimplantit ja synteettiset luut, ovat toinen lupaava alue. Hydroksiapatiitti, luun luonnollinen mineraalikomponentti, on valmistettu synteettisesti useista biologisista ja kemiallisista lähteistä ja siitä voidaan muodostaa keraamisia materiaaleja. Näistä materiaaleista valmistetut ortopediset implantit sitoutuvat helposti luuhun ja muihin kehon kudoksiin ilman hylkimistä tai tulehdusreaktioita. Tästä johtuen ne ovat erittäin kiinnostavia geeninjakelu- ja kudosmuokkaustelineissä. Useimmat hydroksiapatiittikeraamit ovat erittäin huokoisia ja niiltä puuttuu mekaaninen lujuus, ja siksi niitä käytetään metalliortopedisten laitteiden päällystämiseen luuhun sitoutumisen auttamiseksi tai vain luun täyteaineina. Niitä käytetään myös täyteaineina ortopedisille muoviruuveille, jotka auttavat vähentämään tulehdusta ja lisäämään näiden muovimateriaalien imeytymistä. Meneillään on tutkimusta, jolla valmistetaan vahvoja ja erittäin tiheitä nanokiteisiä hydroksiapatiittikeraamisia materiaaleja ortopedisiin painoa kantaviin laitteisiin, joilla korvataan vieraat metalli- ja muoviset ortopediset materiaalit synteettisellä, mutta luonnossa esiintyvällä luumineraalilla. Viime kädessä näitä keraamisia materiaaleja voidaan käyttää luunkorvikkeena tai proteiinikollageenien sisällyttämisen kanssa niitä voidaan käyttää synteettisinä luina.

 

Kiteinen keramiikka

Kiteiset keraamiset materiaalit eivät sovellu laajaan käsittelyyn. Käsittelyssä on pääasiassa kaksi yleistä menetelmää - keramiikka asetetaan haluttuun muotoon, reaktiolla in situ tai "muovaamalla" jauheet haluttuun muotoon ja sitten sintrataan kiinteän kappaleen muodostamiseksi. Keraamisiin muovaustekniikoihin kuuluu muotoilu käsin (joskus sisältää kiertoprosessin, jota kutsutaan "heittämiseksi"), liukuvalu, nauhavalu (käytetään erittäin ohuiden keraamisten kondensaattoreiden valmistukseen jne.), ruiskupuristus, kuivapuristus ja muut muunnelmat._cc781905-5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_ Muut menetelmät käyttävät hybridiä näiden kahden lähestymistavan välillä.

 

Ei-kiteistä keramiikkaa

Ei-kiteinen keramiikka, joka on laseja, muodostuu sulatuksista. Lasi muotoillaan joko täysin sulana, valamalla tai toffeen kaltaisessa viskositeetissa menetelmillä, kuten puhaltamalla muottiin. Jos myöhemmissä lämpökäsittelyissä tämä lasi muuttuu osittain kiteiseksi, syntyvä materiaali tunnetaan lasikeraamina.

 

Tekniset keramiikan käsittelytekniikat, joista insinööreillämme on kokemusta, ovat:

• Die puristus

• Kuuma puristus

• Isostaattinen puristus

• Isostaattinen kuumapuristus

• Liukuvalu ja viemärivalu

• Nauhan valu

• Ekstruusiomuovaus

• Matalapaineinen ruiskupuristus

• Vihreä koneistus

• Sintraus ja poltto

• Timanttihionta

• Keraamisten materiaalien kokoonpanot, kuten hermeettinen kokoonpano

• Keramiikan toissijaiset valmistustoimenpiteet, kuten metallointi, pinnoitus, pinnoitus, lasitus, liittäminen, juottaminen ja kovajuotos

 

Tunnettuja lasinkäsittelytekniikoita ovat mm.

• Paina ja puhalla / Blow and Blow

• Lasinpuhallus

• Lasiputken ja sauvan muotoilu

• Arkkilasi ja float-lasinkäsittely

• Tarkkuuslasivalu

• Lasin optisten komponenttien valmistus ja testaus (hionta, lakkaus, kiillotus)

• Toissijaiset prosessit lasilla (kuten etsaus, liekkikiillotus, kemiallinen kiillotus…)

• Lasikomponenttien kokoonpano, liittäminen, juottaminen, juottaminen, optinen kosketus, epoksikiinnittäminen ja kovettuminen

 

Tuotteen testausominaisuudet sisältävät:

• Ultraääni testaus

• Näkyvän ja fluoresoivan väriaineen tunkeutumisen tarkastus

• Röntgenanalyysi

• Perinteinen visuaalinen tarkastusmikroskopia

• Profilometria, pinnan karheustesti

• Pyöreystestaus ja sylinterimäisyyden mittaus

• Optiset vertailijat

• Koordinaattimittauskoneet (CMM), joissa on useita anturiominaisuuksia

• Värien testaus ja värierot, kiilto, sameus

• Sähköiset ja elektroniset suorituskykytestit (eristysominaisuudet jne.)

• Mekaaniset testit (vetolujuus, vääntö, puristus…)

• Fyysinen testaus ja karakterisointi (tiheys….. jne.)

• Ympäristöpyöräily, ikääntyminen, lämpöshokkitestaus

• Kulutuskestävyystesti

• XRD

• Perinteiset märkäkemialliset testit (kuten syövyttävät ympäristöt jne.) sekä edistyneet instrumentaaliset analyyttiset testit.

 

Joitakin tärkeimpiä keraamisia materiaaleja, joista insinöörimme ovat kokeneet, ovat:

• Alumiinioksidi

• Kordieriitti

• Forsteriitti

• MSZ (Magnesia-stabiloitu zirkonia)

• Laava "A" luokka

• Mulliitti

• Steatiitti

• YTZP (Yttria Stabilized Zirkonia)

• ZTA (Zirconia Toughened Alumina)

• CSZ (Ceria Stabilized Zirkonia)

• Huokoinen keramiikka

• Karbidit

• Nitridit

 

Jos olet kiinnostunut enimmäkseen valmistusominaisuuksistamme suunnittelukyvyn sijaan, suosittelemme vierailemaan räätälöidyllä valmistuspaikallammehttp://www.agstech.net