ファインセラミックス - ファインセラミックスの改革、分類、特性、生産、発砲、仕上げおよびデザイン

20 世紀は人間がずっと conceptive 思考が可能であるので製陶術および材料技術の最も大きい進歩を作り出しました。 このピリオドの広範な冶金の開発は今金属の合金のほとんどあらゆる考えられる組合せを作り出し、それらの合金の機能は比較的によく知られ、開発されます。 より効率的なより速くのための押しは、より少なく高価な生産の技術今日続きます。 金属ベースのシステムの限界が越えられると同時に、より高い温度、より高い速度、長い生命要因およびより低い維持費の下で作動することができる新しい材料は科学技術の進歩とのペースを維持するために必要となります。 一義的な特性による金属、: 延性、引張強さ、多量、簡単な化学、比較的低い生産費、結合のケース形成のケース、等は材料の開発に関して前衛の位置を占めました。 対照の製陶術によって: 、サポート構造として使用することができるポリマーおよび金属のような他の材料と結合された場合壊れやすい元来、より複雑な化学を持っていてそして進められた加工技術および装置を農産物に必要として、最もよく行って下さい。 この組合せは大きい形がなされることを可能にします; スペースシャトルは先端材料のアプリケーションの典型的な例および先端材料の機能の優秀な例です。

それは陶磁器化学、結晶学および高度のおよび設計された製陶術の生産に関して得られるより広範な知識の理解の前進を用いる最後の 30 年の間にだけこれらの材料のための潜在性が実現されたことまたはそう、あります。 主要な開発の 1 つは CSIRO に Ron Garvie 等、メルボルンによって今世紀 PSZ (部分的に安定させたジルコニア) 作業行いましたおよびこの陶磁器の段階の変形の強くなることは開発されました。 この進歩は陶磁器システムが見られた方法を変更しました。 前に金属に適用された技術は今陶磁器システムに適当考慮されました。 合金に変形、癒やす合金になることを段階的に行なえば技術を和らげて陶磁器システムの範囲に適用されました。 製陶術のひびの靭性、延性および耐衝撃性への重要な改善は実現され、こうして製陶術と金属間の物理的性質のギャップは閉じ始めました。 非酸化物およびより堅い製陶術 (例えば窒化物の製陶術) の最近の進展はそれ以上のギャップを閉じました。

今日の工学アプリケーションのための製陶術は従来とは違う考慮することができます。 従来の製陶術はより古く、もっと一般に知られていたタイプ、のようなです: 磁器、煉瓦、土器、等。 製陶術の新しく、出現の系列は、新しくか良い進められると言われ、非常に精製された材料および新しい形成技術を利用します。 工学材料として使用されたとき、武装隊金属ベースのシステムへの目上の人として見ることができる複数の特性これらの 「新しい」または製陶術を 「進めました」。 これらの特性はパフォーマンスまた費用有効性の領域のだけ最も魅力的な位置に製陶術のこの新しいグループを、置きます。 これらの特性は摩耗、優秀で熱い強さ、化学 inertness、最高機械化の速度 (ツールとして) および寸法安定性に抗力が高い含んでいます。

技術製陶術はまた 3 つの個別の物質的なカテゴリに分類することができます:

•         酸化物: アルミナ、ジルコニア

•         非酸化物: 炭化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物

•         合成物: 補強される微粒子酸化物および非酸化物の組合せ。

これらのクラスの各自は一義的で物質的な特性を開発できます。

、ジルコニアのためのアルミナのための電気で絶縁抵抗力がある、化学的に不活性、酸化一般に低い熱伝導度、わずかに複雑な製造業および低価格、より複雑な製造業およびより高い費用。

低い酸化抵抗、極度な硬度、化学的に不活性、高い熱伝導度および電気で行なう、困難なエネルギー依存した製造業および高い費用。

靭性、低く、高い酸化抵抗 (関連するタイプ)、可変的な熱および電気伝導率の複雑な製造工程、高い費用。

きのうの従来の陶磁器の生産と比較される技術的なまたは工学陶磁器の生産は大いにより多くのデマンドが高く、複雑なプロシージャです。 生産の高い純度材料そして精密な方法はこれらの先端材料の望ましい特性が最終製品で達成されることを保障するために用いられなければなりません。

高い純度の材料開始 (粉) はミネラル加工の技巧を使用して不必要な不純物を除去し、望ましい開始の構成を作成するために他の混合物を追加するようにこれからのプロセスに先行している濃縮物を作り出すために (普通ぬれた化学) 準備されます。 これは高性能の酸化物の製陶術の準備の最も重要な段階です。 これらが一般に高い純度システムであるのでマイナーな不純物は動的効果をもたらすことができます MgO の例えば少量はアルミナの焼結の動作にマーク付きの効果をもたらすことができます。 さまざまな熱処理プロシージャが注意深く制御された結晶構造を作成するのに利用されています。 これらの粉は非常に良くか 「最終的な」水晶サイズに一般に陶磁器の反応を助けるためにひかれます。 可塑剤およびつなぎはこれらの粉と 「未加工」材料を作り出す形成の好まれる方法に適するために (押すこと、放出、スリップ鋳造、等) 混じります。 高く、低圧の形成技術は使用されます。 原料は必須の 「緑の」形か前駆物質に (必要であれば形づくために機械で造られるか、または回る) 形作られ、空気またはわずかに減少大気の高温に密な製品を作り出すために発射されます。

非酸化物の製陶術の生産は通常 3 つの段階のプロセス包含です: 前駆物質または第二にこれらの前駆物質の混合し、望ましい混合物 (チタニウム + 2B、 Si + C 作成し始める粉の最初に準備、等) を第三に最終的なコンポーネントの形作り、そして焼結。 材料の形成は開始およびこのグループのための発射、これらの材料が発砲の間に容易に酸化するので注意深く制御された炉または炉の状態が暖房の間に酸素の不在を保障するように要求します。 材料のこのグループは一般に高温が焼結をもたらすようにかなり要求します。 望ましい最終的な陶磁器の特性を達成するために酸化物の製陶術、注意深く制御された純度および結晶の特性に類似した必要でであって下さい。

このグループは組合せでの構成することができます: 酸化物の製陶術 - 非酸化物の製陶術 (粒状、 platy、ひげ、等)、酸化物 - は酸化物の製陶術、非酸化物 - 非酸化物の製陶術、製陶術 - ポリマー、等組合せのほとんど無限番号可能です。 目的はもっと特定アプリケーションに適するべき靭性か硬度を改善することです。 これは開発の幾分新しい領域であり、構成はまた微粒子またはマトリックス形式に金属を含めることができます。

新しい工具細工の製陶術のための発砲の条件は幾分多様温度較差および装置の両方です。 この主題はここにカバーするには余りにも長いです。 出版物の広い範囲はそれらのために興味を起こさせられるこの主題で使用できます。 ただし、ある技術および条件の簡潔な説明はファインセラミックスの発砲の基礎技術の理解を提供して適切です。 大将ではこれらの材料は金属の上で、そして普通への 2400°C の範囲で温度にそして高の 1500°C よく発射されます。 これらの温度は非常に専門にされた炉および炉ライニングがこれらの高温を達成するように要求します。 ある材料は真空のような窒素または制御された炉の条件のような特別なガスの環境を必要とします。 他は高圧が densification (ヒップ) を達成するように非常に要求します。 従ってこれらの炉はデザインおよび概念で両方かなり多様です。 これらの炉の暖房の典型的な方法はガス (ガス、熱くする空気と酸素とガス)、抵抗加熱 (金属、カーボンおよび陶磁器のヒーター) またはインダクタンス暖房 (R.F. のマイクロウェーブ) です。

ガス暖房は低圧への常態で一般に遂行されます。 抵抗加熱は真空から 200 MPa まで及ぶ圧力で遂行されます。 インダクタンス暖房はまた抵抗と同じ範囲にすることができます。 システムを熱する抵抗およびインダクタンス両方でこうしてことができます含んでいる点火の製品の高いボリュームと争う必要がありません。 前方法で使用される典型的な炉のタイプはボックス、トンネル、鐘、密封される HIP (熱されるガスおよび抵抗) (熱されるカーボン要素のための 「オートクレーブ」の密封されたタイプ)、密封された特別なデザイン (熱される R.F. のための水冷却されたタイプ) でまたは熱されるデザインマイクロウェーブを開きます (小さい項目)。

この短いリストはちょうど多様ファインセラミックスを始動させるために用いられる技術があるかどのように徴候をの提供するのに役立ちます。 各々の陶磁器のタイプに発砲レート、環境条件および温度に関して自身の特別な条件があります。 これらの条件が最終製品の品質および最終の混合物および密度のそれから満たされなければ形成達成されません。

先端材料の生産の最終段階の 1 つは許容を明確にする仕上げです。 これらの材料はダイヤモンドに近づいていて hardnesses が非常に堅く、こうして終わりはかなり高く、遅いプロセスである場合もあります。 仕上げの技術は下記のものを含むことができます: しかし陶磁器が電気で EDM (機械で造る電気排出) のような伝導性の技術ならレーザー、ウォータージェットおよびダイヤモンドの切断、ひき、あくダイヤモンドは使用することができます。 硬度の追求が主な進化の目的の 1 つであるので、そして各々の新開発材料が硬度で増加するので、仕上げと関連付けられた問題はまた増加します。 CNC の粉砕装置の開発は労働内容の最小化によってこの装置の段取費用を相殺するために大きい実行が一般に必要となるどんなに、最終的な粉砕の費用を減しました。 小さい実行は通常経済的に実行可能ではないです。 この問題への 1 つの代わりは 「形式」を得るか、または機械化を最小化する予想できるか受諾可能な許容へ形作ることです。 これは - 「近く呼出される技術」の導入によってテイラーの陶磁器工学で形作る純形に達成されました。 複雑なコンポーネントは最終的な機械費のかなりの節約に終って ±0.3% 低い偏差を用いるこの一義的なオーストラリアの開発によって形作ることができます。

従って今日多くのアプリケーションでは他の材料を高め、時々サポートするために、ある材料の有利な特性は結合されハイブリッド合成物を作成します。 ハイブリッド合成物の場合には、それは新しい材料の機能をセットする各々の新しい材料のアベイラビリティおよびパフォーマンス特性です。 内野の評価のテストはある特定の例でサービスへ実際に託す前に新しい合成物の長期耐久性を定めるために遂行されなければなりません。

先端材料の特性は構造、コンポーネントおよび装置を設計するとき考慮される必要があります。 最終的なデザインおよび材料の選択は最終的に費用有効であり確実に作用しなければなりませんでしたり既存の技術に、理想的に、改善べきです。 前パフォーマンス知識は多くの新規アプリケーションの前の知識に注意深い観察そして記録が実験モデルの、またはプラント試験の性能特性の使用できるこうしてあるようにどんなに、明らかに資産です必要です。 この観点から見ると協力的に新しい概念を開発する調査チームが付いている近い接触の材料エンジニア作業。 私達がまだ比較的壊れやすい材料を使用していると同時にこの面は常に留意されなければなりません。 有限な要素分析のような新しい技術は有利この点で証明しました。 コンピュータの模倣の使用は構造が高価なプロトタイプのための必要性なしでスクリーンで作成されるようにします。

高度の陶磁器材料は毎日の使用の多くの地域で今確立しています。 運用コストのパフォーマンス、耐用命数、節約および維持の節約の改善は高度の陶磁器材料の利点の明確な証拠です。 二重既存の構成の費用だけの順序で費用の経済学の月の代りの年の平均余命は、今、ファインセラミックス材料に主要な利点を与えます。 これらの先端材料の生産は高い機器費用の複合体およびデマンドが高いプロセスおよび非常に専門にされ、トレインされた人々の条件です。 明日の陶磁器材料は多結晶性段階の組合せの特性および合成の陶磁器の構造、協力することを最終的な混合物で有利な特性を持っている相違の結晶の構造のすなわち共同沈殿物か包含を開発します。

明日 (今日) 探求は最終的な陶磁器の混合に結合エネルギーの多量を詰めることであり、それらに延性の高度か伸縮性を与えることは結びます。 このエネルギー準位は障害か転位を引き起すために超過しなければなりません。 技術および材料の変更のペースはまた正確に機能に設計されたより新しい混合物が開発されることを意味します。 だれが告げることができるかちょうどこれが達成されるどのように、そして知識が公共にかなるかいつ -! 製陶術、材料、まだ新しく物質的な開発のための現在の機会の古いクラス。

それは魅惑的な探求ですが、秘密のこの面および多くの陶磁器の生産工業の 「魔術」の継続的存在はより魅了するそれを作ります。

注: 参照の詳細なリストは原本の参照によって使用できます。