Materiały ceramiczne są nieorganicznymi, niemetalicznymi ciałami stałymi, które powstają w wyniku nagrzewania i późniejszego chłodzenia. Materiały ceramiczne mogą mieć strukturę krystaliczną lub częściowo krystaliczną lub mogą być amorficzne (takie jak szkło). Najczęściej spotykana ceramika jest krystaliczna. Nasza praca dotyczy głównie ceramiki technicznej, znanej również jako ceramika inżynierska, ceramika zaawansowana lub ceramika specjalna. Przykładami zastosowań ceramiki technicznej są narzędzia tnące, kulki ceramiczne w łożyskach kulkowych, dysze palników gazowych, ochrona balistyczna, granulki tlenku uranu w paliwie jądrowym, implanty biomedyczne, łopatki turbiny silników odrzutowych i stożki nosowe pocisków. Surowce na ogół nie zawierają glin. Z drugiej strony szkło, mimo że nie jest uważane za ceramikę, wykorzystuje te same i bardzo podobne metody przetwarzania, produkcji i testowania jak ceramika.

Korzystając z zaawansowanego oprogramowania do projektowania i symulacji oraz sprzętu do laboratorium materiałowego, firma AGS-Engineering oferuje:

• Rozwój formulacji ceramicznych

• Wybór surowców

• Projektowanie i rozwój produktów ceramicznych (3D, projektowanie termiczne, projektowanie elektromechaniczne…)

• Projekt procesu, przepływ instalacji i układy

• Wsparcie produkcyjne w obszarach obejmujących zaawansowaną ceramikę

• Dobór sprzętu, projektowanie i rozwój sprzętu na zamówienie

• Przetwarzanie opłat, procesy suche i mokre, doradztwo i testowanie proppantu

• Usługi testowania materiałów i wyrobów ceramicznych

• Usługi projektowania i rozwoju oraz testowania materiałów szklanych i gotowych produktów

• Prototypowanie i szybkie prototypowanie zaawansowanych produktów ceramicznych lub szklanych

• Postępowanie sądowe i biegły sądowy

 

Ceramikę techniczną można podzielić na trzy różne kategorie materiałów:

• Tlenki: tlenek glinu, cyrkonia

• Beztlenki: węgliki, borki, azotki, krzemki

• Kompozyty: zbrojone cząstkami stałymi, kombinacje tlenków i beztlenków.

 

Każda z tych klas może rozwinąć unikalne właściwości materiału dzięki temu, że ceramika ma skłonność do krystalizacji. Materiały ceramiczne są solidne i obojętne, kruche, twarde, wytrzymałe na ściskanie, słabe na ścinanie i rozciąganie. Wytrzymują erozję chemiczną pod wpływem środowiska kwaśnego lub żrącego. Ceramika na ogół może wytrzymać bardzo wysokie temperatury w zakresie od 1000 ° C do 1600 ° C (1800 ° F do 3000 ° F). Wyjątkiem są materiały nieorganiczne, które nie zawierają tlenu, takie jak węglik krzemu lub azotek krzemu.  Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że tworzenie produktu z zaawansowanej ceramiki technicznej jest wymagającym przedsięwzięciem, które wymaga znacznie więcej pracy niż metale czy polimery. Każdy rodzaj ceramiki technicznej ma specyficzne właściwości termiczne, mechaniczne i elektryczne, które mogą się znacznie różnić w zależności od środowiska, w którym znajduje się materiał i warunków, w jakich jest przetwarzany. Nawet proces produkcji dokładnie tego samego typu technicznego materiału ceramicznego może drastycznie zmienić jego właściwości.

 

Niektóre popularne zastosowania ceramiki:

​

Do produkcji noży przemysłowych wykorzystuje się ceramikę. Ostrza noży ceramicznych pozostaną ostre znacznie dłużej niż noży stalowych, chociaż są bardziej kruche i można je złamać, upuszczając je na twardą powierzchnię. 

 

W sportach motorowych niezbędny stał się szereg trwałych i lekkich powłok izolacyjnych, np. na kolektorach wydechowych, wykonanych z materiałów ceramicznych.

 

Materiały ceramiczne, takie jak tlenek glinu i węglik boru, były używane w balistycznych kamizelkach opancerzonych do odpierania ognia karabinów dużego kalibru. Takie płytki są znane jako wkładki ochronne do broni strzeleckiej (SAPI). Podobny materiał stosuje się do ochrony kokpitów niektórych samolotów wojskowych, ze względu na niską wagę materiału.

 

Kulki ceramiczne są używane w niektórych łożyskach kulkowych. Ich wyższa twardość oznacza, że są znacznie mniej podatne na zużycie i mogą zapewnić ponad trzykrotną żywotność. Odkształcają się również mniej pod obciążeniem, co oznacza, że mają mniejszy kontakt ze ściankami ustalającymi łożyska i mogą szybciej się toczyć. W zastosowaniach o bardzo dużych prędkościach ciepło pochodzące z tarcia podczas toczenia może powodować problemy w przypadku łożysk metalowych; problemy, które są redukowane przez zastosowanie ceramiki. Ceramika jest również bardziej odporna chemicznie i może być stosowana w wilgotnych środowiskach, w których stalowe łożyska rdzewieją. Dwie główne wady stosowania ceramiki to znacznie wyższy koszt i podatność na uszkodzenia pod wpływem obciążeń udarowych. W wielu przypadkach ich właściwości elektroizolacyjne mogą być również cenne w łożyskach.

 

Materiały ceramiczne mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie również w silnikach samochodów i sprzęcie transportowym. Silniki ceramiczne są wykonane z lżejszych materiałów i nie wymagają systemu chłodzenia, co pozwala na znaczną redukcję masy. Efektywność paliwowa silnika jest również wyższa w wyższych temperaturach, jak pokazuje twierdzenie Carnota. Wadą jest, że w konwencjonalnym metalowym silniku duża część energii uwalnianej z paliwa musi być rozproszona jako ciepło odpadowe, aby zapobiec stopieniu się części metalowych. Jednak pomimo tych wszystkich pożądanych właściwości, silniki ceramiczne nie są w powszechnej produkcji, ponieważ wytwarzanie części ceramicznych z wymaganą precyzją i trwałością jest trudne. Niedoskonałości materiałów ceramicznych prowadzą do pęknięć, co może prowadzić do potencjalnie niebezpiecznej awarii sprzętu. Takie silniki zostały zademonstrowane w warunkach laboratoryjnych, ale produkcja masowa nie jest jeszcze możliwa przy obecnej technologii.

 

Prowadzone są prace nad opracowaniem części ceramicznych do silników turbogazowych. Obecnie nawet łopatki wykonane z zaawansowanych stopów metali stosowane w gorącej części silników wymagają chłodzenia i starannego ograniczania temperatury pracy. Silniki turbinowe wykonane z ceramiki mogłyby działać wydajniej, dając samolotowi większy zasięg i ładowność przy określonej ilości paliwa.

 

Do produkcji kopert zegarków wykorzystywane są zaawansowane materiały ceramiczne. Materiał jest preferowany przez użytkowników ze względu na niewielką wagę, odporność na zarysowania, trwałość, gładkość w dotyku i wygodę w niskich temperaturach w porównaniu z metalowymi obudowami.

 

Kolejnym obiecującym obszarem jest bioceramika, taka jak implanty dentystyczne i kości syntetyczne. Hydroksyapatyt, naturalny mineralny składnik kości, został wytworzony syntetycznie z wielu źródeł biologicznych i chemicznych i może być formowany w materiały ceramiczne. Implanty ortopedyczne wykonane z tych materiałów łatwo łączą się z kością i innymi tkankami w organizmie bez odrzucenia lub reakcji zapalnych. Z tego powodu są bardzo zainteresowane rusztowaniami dostarczania genów i inżynierii tkankowej. Większość ceramiki hydroksyapatytowej jest bardzo porowata i nie ma wytrzymałości mechanicznej, dlatego jest stosowana do powlekania metalowych urządzeń ortopedycznych, aby pomóc w tworzeniu wiązania z kością lub tylko jako wypełniacze kości. Są one również używane jako wypełniacze do plastikowych śrub ortopedycznych, aby pomóc w zmniejszeniu stanu zapalnego i zwiększeniu absorpcji tych plastikowych materiałów. Trwają badania nad wytworzeniem mocnych i bardzo gęstych nanokrystalicznych materiałów ceramicznych z hydroksyapatytu do ortopedycznych urządzeń do przenoszenia obciążeń, zastępujących materiały ortopedyczne z metali obcych i tworzyw sztucznych syntetycznym, ale występującym naturalnie minerałem kostnym. Docelowo te materiały ceramiczne mogą być stosowane jako zamienniki kości lub z włączeniem kolagenów białkowych, mogą być stosowane jako kości syntetyczne.

 

Ceramika krystaliczna

Krystaliczne materiały ceramiczne nie nadają się do szerokiego zakresu przetwarzania. Istnieją głównie dwie ogólne metody obróbki - nadanie ceramiki pożądanego kształtu, poprzez reakcję in situ lub "uformowanie" proszków w pożądany kształt, a następnie spiekanie w celu uformowania bryły. Techniki formowania ceramicznego obejmują formowanie ręczne (czasem obejmujące proces obracania zwany „rzucaniem”), odlewanie z gęstwy, odlewanie taśmowe (stosowane do wytwarzania bardzo cienkich kondensatorów ceramicznych itp.), formowanie wtryskowe, prasowanie na sucho i inne odmiany._cc781905-5cde -3194-bb3b-136bad5cf58d_ Inne metody wykorzystują hybrydę między tymi dwoma podejściami.

 

Ceramika niekrystaliczna

Ceramika niekrystaliczna, będąca szkłem, powstaje ze stopów. Szkło jest kształtowane po całkowitym stopieniu przez odlewanie lub gdy ma lepkość podobną do toffi, metodami takimi jak rozdmuchiwanie do formy. Jeśli późniejsza obróbka cieplna spowoduje, że szkło stanie się częściowo krystaliczne, otrzymany materiał jest znany jako ceramika szklana.

 

Technologiczne technologie obróbki ceramiki, w których nasi inżynierowie mają doświadczenie, to:

• Tłoczenie matrycy

• Prasowanie na gorąco

• Prasowanie izostatyczne

• Prasowanie izostatyczne na gorąco

• Odlewanie z poślizgu i odlewanie drenażu

• Odlewanie taśmy

• Formowanie przez wytłaczanie

• Formowanie wtryskowe niskociśnieniowe

• Zielona obróbka

• Spiekanie i wypalanie

• Szlifowanie diamentów

• Zespoły materiałów ceramicznych, takie jak montaż hermetyczny

• Operacje wtórnej produkcji ceramiki, takie jak metalizacja, platerowanie, powlekanie, glazurowanie, łączenie, lutowanie, lutowanie

 

Znane nam technologie obróbki szkła obejmują:

• Naciśnij i dmuchaj / dmuchaj i dmuchaj

• Dmuchanie szkła

• Formowanie rur i prętów szklanych

• Obróbka szkła arkuszowego i szkła float

• Precyzyjne formowanie szkła

• Produkcja i testowanie szklanych elementów optycznych (szlifowanie, docieranie, polerowanie)

• Procesy wtórne na szkle (takie jak wytrawianie, polerowanie płomieniowe, polerowanie chemiczne…)

• Montaż, łączenie, lutowanie, lutowanie, łączenie optyczne, mocowanie i utwardzanie żywic epoksydowych

 

Możliwości testowania produktów obejmują:

• Badania ultradźwiękowe

• Widoczna i fluorescencyjna inspekcja penetrantem

• Analiza rentgenowska

• Konwencjonalna mikroskopia kontroli wizualnej

• Profilometria, badanie chropowatości powierzchni

• Testowanie okrągłości i pomiar walcowości

• Komparatory optyczne

• Współrzędnościowe maszyny pomiarowe (CMM) z możliwością wielu czujników

• Testy kolorów i różnice kolorów, połysk, testy zamglenia

• Testy wydajności elektrycznej i elektronicznej (właściwości izolacji… itd.)

• Testy mechaniczne (rozciąganie, skręcanie, ściskanie…)

• Testy fizyczne i charakterystyka (gęstość… itd.)

• Testowanie cykli środowiskowych, starzenia się, szoku termicznego

• Test odporności na zużycie

• XRD

• Konwencjonalne testy chemiczne na mokro (takie jak środowiska korozyjne… itd.), a także zaawansowane instrumentalne testy analityczne.

 

Niektóre główne materiały ceramiczne, w których nasi inżynierowie mają doświadczenie, to:

• Glinka

• Kordieryt

• Forsteryt

• MSZ (tlenek cyrkonu stabilizowany magnezem)

• Lawa klasy „A”

• Mullit

• Steatyt

• YTZP (stabilizowany tlenek cyrkonu itru)

• ZTA (tlenek glinu hartowany cyrkonem)

• CSZ (stabilizowany tlenek cyrkonu)

• Ceramika porowata

• Węgliki

• Azotki

 

Jeśli interesują Cię przede wszystkim nasze możliwości produkcyjne, a nie możliwości inżynieryjne, zalecamy odwiedzenie naszej niestandardowej strony produkcyjnejhttp://www.agstech.net