wyklad 10

1. ZAAWANSOWANA CERAMIKA KONSTRUKCYJNA

WYKLAD IO

cnru,MtKA zAAwANSowANA

I

MATERIAI-Y AZOTKOWE

p.-.r\

---

(gqstoSd wzglqdna - powyinj 98%)

ceramika konstrnkcyina Zmwlnsowul . materialy a:otkowe . materialy: tlenku cyrkonu QI/) - ZrO2 . materialy : mullitu: iAltOS2S|Ot . materialy. tlenku glinu - o AltOt . materialy:1ryglika la:enu- SiC . vl6knazSiC iAlzOs t

Zrlwlnsowtnt

3.

Ceremiczne metcriely gredientowc

+

Metcriely

inteQcntnc

5.

Matcrirty

biomimctycznc

ceremikr

.i. Si3N1

* AIN * SialOnV - roztwory stale o strukturzeSr.N,. w ktqrych c4p36 N przez(J atom6wSi jest zast4lrionaprzezN oraz czQSf,atom6w si6_rAlroxN8_x

sdzie:x<4

OTRZ\'MI\\'ANIf : - syntezeproszkr6w - formowaqiq(odlewaniez ggstw,formowaniewtryskowe' prasowanre,

funkcionalna

-

Ar'o., zdodatkiem nagoraco tpi:8,"(',1ffi"P.3$'T"ttBffT?$u$1to

II. MATERIAI,Y Z TLENKU CYRKONU (lY)-ZrO2

ZASTOSOWANIE: Si No i sialon6w w silnikach (rotory turbotadowareh gniazda zawor6w, konc6wki wahaczy, komory wirowe, sworznietlokowe)

) elemenfy z

F wyroby z SirNo i sialon6w w urzqdzeniachdo metali na gorqco(prowadnice,rolki) r,valcowania > SijN4 i sialony jako wktadki nory do obr6bki skrawaniemmetali F podloZai obudowyukladdw scalonychz AIN F wyroby z kompozyt6rv:azotki-wggliki (np.Si J,[sS iC), azotki-tlenki

OTRZYMYWANTEMATERIAI-OW Z ZrOa .!. wytwarzanie poprzez (w1'roby topione)

krystalizacjg

stopionego Zfrz

fF@arzanie*- popnez spiekanie proszk6w Zfr., z domieszkami ProszkiZrO" uzyskujesig: a) drugq *zbogacanio naturuInych surowcdwzawieruiqqch mineral baddeleit(ZrO) b) pratenie osadtw tuytrqconyehupnednio soli qtkonattych WT,ASCIWOSCI CERAMIKI

OPARTEJ O ZrOA

{. PSZ i TZP - naiwvzsza wSr6d material6w ceramicznycb polikrystslicnycb odpomoSt na ftuthe pgkanie, wysoka wltrzymalost meabaniczna * bardzo dui, tNaloSd w wysokich temperaturach * niskie pzewodnicfwo cieplne {. odpornoS6 na korczjg .1.odpomofd na szok temiczDy

M:

jednoskofnyZr0" } tetragonalnyZrO' -r regularnyZrO' + stop (srosa ohietotci o H%) TLf, n- KI STABI LIZttJACE CaO, MgO, GeOr, NdrO.,

: YrO,

. NaorEi:enia niarue ZrO, podcm jej czystej ffiiki re mianqwymiu6w wyfal'mia powoilujqjej spe&mie, a nmet cdkowity rozpad ksddtek . Ttcnki sabiliajec e tvoa{z ZrO2 rofiwory stale o olrreilonej strullurre: - powyiej f27ool. YrOl- CSZ (cubie stabilized zirconia) - rozhvor stalv o strukhrrzeregululej - reznvor sta\': -ponizej l2oz6mol.Y:O. - - - PSZlpartialll stabitiztd lrcoriat regnlamy +jednoskosn) + tetragonaln) ZrO: - TZP (tetragonalzirconia polycrystals)- roztwor staly *-rol o strukturzetetragonalllei

ZASTOSOWANIE MATERIALOW Z ZrO, ogniotrwalewylo2eniaczgScipiec6w szklarskich - r*d""trt".h

Ao .iqgt.go odlewaniastali

elementydyszdo ci4gnieniadrut6w . podzespolypracuj4cew agresywnychSrodowiskach . ostrza do cigcia np.. tasm maenetvcznvch oraz tiltr6w papieros6rv . ogniwapaliwowe . sensorytlenowe . w medycynie

tEti--

III. MATERI Ll"Y ZMULLITU: 3AlO2'2 Si02 RODZ.{JT] NITILLITI,I :

oslony przed korozjq i erozjq element6w rakiet i silnik6w . w budowiereaktor6watomowYch

-ffi

metali tygledo toPieniaczYsfYch wysokotemperaturowych izolacjerv urzqdzeniach

elementykonstrukcyjno-izolacyjnedo specjalnych urz4dzeh elektrotechnicznych, urzqdzeh elektronowYch lamP pr62niowych, sproszkowany ZtO. cyrkonowej

do

wyrobu

porcelany

ZrO"jako zmqtniaczszklir'r

w-,06

. IV. MATERI ALY Z TLENKU GLINU OAI'O, \lLAsctwoscl

- pierwotnY

.E z mieszrnin proszk6wAlrOr i SiO2 t droeakrvstalizaciize stopuw pieculukowymmieszanin rur6r, Uotsytu i Piaskukwarcowego \YLASCT\\'OSCI {. dobrawyrzYmaloic na jciskanie * dobraodporno36na kwa$nei zasadowestopy i ciekle ?ut[e oraz agrcsylvnegazf ZASTOSOWANIE .1 stalownictwo * przemyslszklarski .! przemyslcementowY

v. MATERIAN,YZ W4GLIKA KRZEMU SiC

.l odpomo66 na dzralanie metali alkalicznych, stopionej sody' sto-pionego szkla, hstla

A jako ziarnisty materialSciernY {. materialogniotrwaly dla metalurgii i energetyki

na dzialanie kwasow

.i. odpornodcna dzialaniewysoki€j temperatury .!. wysokarezystYwno3d

t jako koszutkielement6wpaliwowych w energiij4drowej * elementygrzejnepiec6w oporowych

€. niska shla dielekfyczna .3.dobrawytrzymalo6i mechaniczna

{. odbiomiki promieniowanianadfioletowego .3.w oostacioroszku- iako wypelniaczwyrob6w z metali teltiin( op. stopyaluminium)celemzwigkszeniaich twardo6cii odpornoici na Scieranie

* znacznatwardo66 ZASTOSO\\'ANIE .i. tygle laboratoryine i. lodeczki do wyiarzenia €. czqici maszyn * wiilowarstwowe podlozai obudowyuklad6w scalonych * izolatory elektrycznesamochodowych6wieczaplonowych""'

vL wLoKNA z sic i AL2O3

2. ZAAWANSOWANA CERAMIKA FUNKCJONALNA

II. CERAMIKA FERROELEKTRYCZNA Gl6wnymi przedslawicielamis4

I n--'. .

.

.-E-AM l KA DrELEKTRYCZNA

materialy ceramiczneo du2ej stalej dielektrycznej (do 5000)' wykorzystujesiq do budowy miniaturowych,wielowantwowych fondensatoi6wEw. MLC oraz filtrow mikrofalowych (BaTiO.' SrTiO3) wielkogabarytowekondensatoryo du2ejmocy Gt = a'Co gdzie: ja&o wdstwq imlujecA C* - pojemoid kondosatom z dielektrytiem wantwq ircluj4cq C" - pojemo&l liondenstsa z Inwielr*mjako e - prmitirlnoidelektrycnadieklrryka

BaTiO3, SrTiO. oraz tytanian-cyrkonian

olowiu ezyliPZt

ZASTOSOWANIE * do wykonywaniapamiqcipolprzewodnikowych * * *

urzqdzeniaiwiatlowodowe uklady mikroelektromechaniczne przy opncowywaniu material6winteligentnych

IV. CERAMIKA

III. CERAMIKA OPTOELEKTRONTCZNA I

PLZT - cyrkonian - tytanien olowiu zawieraj4cy lantan

t n

ANIE Z,-\S'TOSO\\

MFerOn gd:ie: M:Ni' Mn' Co' Zn Y,M5Q1, gd:ie M:Fe' c:asemAI o strukturzemagnetoplumbitu:MFerrO.,, gd:ie M:Ba lab Sr

o strukturzespinelu: o strukfurzegranatu:

t dla modulacjiSwiatla €. dla szybkiego(rzqdu mikrosekund) przelqczaria sygnal6w .!. Swiatloszczelneoslony .i. elementypamigci

ZASTOSOWANIE .3 mgnesy trude .!. rdmie mtfl radiowych fal $eddch i dlugich .lelem€nty uz4dzei mikofalowYch * rdaie

cwek indukcYjnYch

t q#"Tff#t."WJ&lf,errvt6w

PZT - cyrkonian- tytanian olowiu Pb(Zr'Tt-,)O,

(FGM - Functionally Gradient Materials) ,,g.*iient" rozumie sig tu ci4glq zmiennoSi tile"i"wla3ciwo3citworzywa wzdluz jednegoz jego wymiar6w' Materraly typu FGM projektowad moiillraz wytworzeniem r6inych gradient6w: skladu, ggstoici, sposobu uloienio elementdwmikrostu ktury, itP.Celem wytwarzania tworzyw tej specyficznej grupy jest najlepiej mo2liwie materialu wyproduiowanie dopasowanegodo konkretnegozastosowaniai konkretnych warunk6wpracy

ZASTOSO\\'ANIE

* nadajniki i odbiomiki dZwiqkowi ultadiwigkow (gldwnie w o$rodkachcieklych i stalych) l.' fi ltry urz4dzei elektronicznych €' sensorywilgoci, ci3nienia'temperatury €. generatoryiskry* VI. PODT,OZAI OBT1DOWYT1KLAD6W SCALONYCH: Al2o3,AlN VII. Sf,NSORY CERAMICZNE

RODZAJETL{,TERIAL6\\ FG}I . ,,gradientptynnY" . .,uklad schodkowY"

VUL WYSOKOTEMPERATUROWf, NADPRZEWODNIKI YBarCurOT-,

.,INTELIGENTNA FARBA"

4. MATERIALY INTELIGENTNE Materialy inteligentne spelniajq zar6wno funkcjq sensora,iak i aktywatora.

Neiwainicjszymicj sklednikicmjcst TiO,

- bardzo male maszyny * uklady mikroelektromechaniczne (MEMS) i urz4dzenia zintegrowane z ukladami scalonymi {. rezonator akustyczny - membrana Si3N4/SiO2

energig elektryczn4

iochlaniaja energiq sloneczn4 tl6ra 6r"taly-Tiq inicjuje reakcje chemiczne. Dochodzi do rozbicia czasteczek wody. Na powierzchni dwutlenku tytanu pojawiajq sig wolne rodniki OH. sig osadzaj4ce siq utleniajq zanieczyszrzenia. Powstaje kwas azotowy.

2 . Rodniki

.E czujniki gazu oparte na SnO2 Wy*or4'snie si g zmi un.t' energi i --) energig elektrycznq energia Swietlna energig mechanicznq energia elektryczna -) energig magnetyczn4 energir mechaniczna-+ -) energig cieplnq elektryczna energia energig chemiczn4 energia elektryczna -+ -+

na ta6mvmsretvcmedo apim svgnal6w:

3. CERAMICZNE MATERIALY GRADIENTOWE

V. CERAMIKA PIEZOLELEKTRYCZNA

energia chemiczna

MAGNETYCZNA

sq: Clownymi Przedstawicielami FERR\T\ zwi4zki tlenku Zcleza: F.tt ";oionc

na

TiO,

Kwas azotowy mstaje unieszkodliwiony przez cz4steczki wEglanu wapnia wchodzqce w sklad hrby. Produktami fioficowynu s4: Ilp,

s-ror6

CO, i Ca[NO:)z

P3o O O

o

f.

Hro

ooo o

ooo o tao-o l

oCOz @@

@e@

o

toksycznetlenki azotuze spalin

rJr t l Ca(NOr)2ro-,0,,

5. MATERIAT,Y BIOMIMETYCZNE Materiaty te naSladuienature.

Lodyga bambusa

Szkielet koralowca

Krggoslup je2owca morskiego

Zr1b kolagenowy g4bki morskiej

w-10.19