도자기 재료 陶瓷材料
세라믹 재료는 천연 또는 합성 화합물로 성형과 고온을 거치는 것을 가리킨다소결로 만들어진 무기 비금속 재료.고융점, 고경도, 고내마모성, 내산화 등의 장점을 가지고 있다.구조 재료, 바이트 재료로 쓰일 수 있으며, 세라믹의 특성상 기능 재료로도 쓰일 수 있어.
중국어명 세라믹 재료 외국어명 세라믹 매트erial 점고융점, 고경도, 내산화 용도구조재, 바이트재료 성 능력학적 특성, 열특성, 전기특성
카테고리
1 성능
2 원리
3 분류
▪ 일반재료
▪ 특수한 재료
4 역사발전
성능
역학적 특성
도자기 재료는 공사 재료 중 강도가 가장 높고 경도가 가장 높은 재료이다.대부분 1500HV 이상이다.도자기의 항압 강도는 비교적 높지만, 인장 강도는 비교적 낮고, 소성과 근성이 매우 낮다.
열특성
세라믹 재료는 일반적으로 높은 융해점을 가지고 있다(대개 2000℃에서).상) 고온에서 화학적 안정성이 뛰어나고 도자기의 열 전도성이 금속재보다 낮으며 도자기는 단열재가 좋다.도자기는 금속보다 선팽창계수가 낮아 온도가 변할 때 안정성이 좋다.
전기적 특성
대부분의 도자기는 양호한 전기 절연성을 가지고 있기 때문에, 대량으로 제도에 사용한다.각종 전압(1kV~110kV)의 절연체를 만들어.철전 세라믹(티탄산바륨BaTiO3)은 콘덴서 제작에 사용할 수 있는 높은 유전체 상수를 가지고 있으며, 철전 세라믹은 외전장의 작용에 따라 모양이 바뀌고 전기 에너지를 기계 에너지로 변환(압전재의 특성)하여 확장 가능축음기, 축음기, 초음파기, 음향기, 의료용 음향 분석기 등.소수의 세라믹은 반도체 특성으로 정류기도 한다.
화학적 특성
세라믹 재료는 고온에서 쉽게 산화되지 않으며 산, 알칼리, 염소에 대해서도 갖고 있다양호한 부식 방지 능력.
광학적 특성
세라믹 재료에 독특한 광학 성능도 있어, 고체 레이저로 사용할 수 있다재료, 광전도섬유 소재, 광저장기 등 투명도자기는 고압 나트륨램프 등에 사용된다.마그네틱 세라믹(MgFe2O4, CuFe2O4, Fe3O4)은 녹음테이프, 음반, 변압기 철심, 대형 컴퓨터 기억소자 응용에 폭넓은 진로를 갖고 있다.
원리
열복사
열교환의 기본 경로는 전도, 대류, 복사이다.효과적으로 열을 방출하기 위해서,사람들은 항상 열유동 경로의 열저항과 강화류 계수를 감소시킴으로써 실현하는데,왕왕왕이면 열복사를 소홀히 한다.LED등기구는 일반적으로 자연 대류 방열기를 채택하여, 라디에이터가 LED에서 발생하는 열을 라디에이터 표면으로 빠르게 전달하고, 대류계수가 낮아 열량이 제때 주변 공기로 방출되지 않는다.중, 표면온도가 높아져 LED의 작업환경이 악화됐다.방사율을 높이는 것은 효과적으로 라디에이터 표면의 열을 열복사의 형식으로 가져가는데, 일반적으로 알루미늄 방열기는 양극 산화를 통해 표면 복사율을 높이고, 세라믹 재료 자체는 높은 복사를 가질 수 있다솔특성, 복잡한 뒷처리 불필요처리를 계속하다.
복사 메커니즘
세라믹 재료의 복사 메커니즘은 무작위 진동의 비공진 효과이다.'二聲子'는 '多聲子'가 생긴다.고방사성 세라믹 재료인 탄화규소, 금속산화물, 붕화물 등은 모두 매우 강한 적외 활성화 극성진동이 존재하며, 이러한 극성진동은 매우 강한 비조화효과로 인해 이중주파와 주파수의 흡수계수를 가지고 있으며, 일반적으로 100~100cm-1의 수량으로 중량에 해당한다.등강도 흡수구역은 이 구역의 나머지 반사대가 낮은 반사율을 나타내기 때문에 평탄한 강방사성 벨트를 형성하는 데 유리하다.
일반적으로 말해서, 고열 복사 효율을 가지는 복사대는, 대체로 종속적이다.강공진 파장은 단파 전체 2성자 조합과 주파수 대역에 걸쳐 부분 다성자 결합 구역을 포함하며, 이는 다수의 고방사성 세라믹 재료 피폭 밴드의 공통적인 특징으로, 강방사성 대역은 주로 이 주파수의 2성자 조합 피폭에서 기인한다고 할 수 있다.소수의 예외를 제외하고, 일반 방사 도자기의 복사대는 5보다 크게 집중되어 있다.m의 2성자, 3성자 구역.따라서, 적외선 방사 도자기의 경우, 1~5m 파단의 복사는 주로 자유로이 운반되는 밴드 내에서 약진하거나 전자가 불순물 에너지 레벨에서 가이드 레벨까지 직접 약진하는 것에서 비롯되며, 5m 파단 이상의 복사는 주로 2성자 조합 복사에 귀속된다。
류웨이량, 로소명은 상온도자기 적외 복사에 대해 연구하고, 측량하였다.세라믹 샘플 적외선 피폭율은 0.82~0.94로 표면질량별 원홍외 세라믹 유약면도 테스트했으며, 방사선 피폭률은 0.6~0.88로 세라믹 절단 SEM 사진에서 원적외 세라믹 분말은 유약에 10wt 량을 추가했을 때의 복사성능, 유약 질량, 유약 질량,색상과 원가가 비교적 좋으며, 복사율은 0.83에 이르고, 기타 성능은 모두 국가의 일용 자기 표준 요구에 도달했다.최만추오춘운은 저온원적외도자기블록샘플을 테스트했는데 적외방사능률은 0.78~0.94였다.리훙타오 류젠쉐옌밝혀낸 바로는, 상온 원적외 세라믹 살발사율은 일반적으로 0.85에 달하며, 국가는외부 에네코아트유약도료의 최고 복사율최대 0.93~0까지 가능.94. 많은 연구의 평균 표명, 도자기 재료나 유약 자체적외선 방사율이 높은 것이 알루미늄 방열기를 대체하는 중요한 파라미터다. [1]
분류하다.
일반재료
천연원료로 장석, 점토, 석영 등을 소결하여 만든 것이다.대표적인 규산염 소재로 실리콘, 알루미늄, 산소 등 세 가지 원소가 총 쉘 원소의 90%를 차지하며 일반 세라믹은 풍부한 공급원가와 낮은 원가, 공정을 자랑한다.이 도자기는 성능 특징과 용도에 따라 일용도자기, 건축도자기, 전기절연도자기, 화공도자기 등으로 나눌 수 있다.
특수 재료
고순도 인공합성 원료를 사용하여 정밀 제어 공정을 이용한형소결로 만들어져,일반적으로 어떤 특수한 성능을 갖추어 각종 수요에 적응한다.주성분에 따라 산화물 세라믹, 질화물 세라믹, 탄화물 세라믹, 금속 세라믹 등이 있으며 특종 도자기는 특수한 역학, 빛, 소리, 전기, 자기, 열 등의 성능을 지닌다.
특수재료분류
용도에 따라 특종 도자기 재료는 구조 세라믹, 공으로 나눌 수 있다기능도자기, 기능도자기.
구조도자기
알루미나 도자기의 주요 구성품은 Al2O3로 일반적으로 함량이 많다.45%에 이르는 산화 알루미늄 도자기는 여러 가지 우수한 성능을 자랑한다.고온에 강하며, 보통 1600℃에서 장기간 사용할 수 있으며, 부식에도 강하며, 그 강도는 일반 세라믹의 2~3배이며, 높이가 5~6배에 달한다.취성이 커서 갑작스러운 환경 온도 변화를 수용할 수 없다는 단점이 있다.용도가 매우 광범위하여, 사용할 수 있다도가니, 엔진 스파크 플러그, 고온 내화재, 열전쌍 슬리브, 씰링 링 등도 칼날과 거푸집을 만들 수 있다.
질화규소도자기 주요조성물은 Si3N4로, 이는 높은 종류이다.온강도, 고경도, 내마모, 내결함 및 스스로 윤활할 수 있는 고온 세라믹의 경우, 선팽창계수가 각종 세라믹 중 가장 작고 사용온도가 1400℃에 달해 부식성이 매우 우수하며 불산 외에 각종 산의 부식에 견디고 알칼리, 각종 금속의 부식에 견디며 우수한 전기절연을 가지고 있다.성과 내복사성. 고온 베어링, 부식 매질에 사용되는 밀폐링, 열전쌍 슬리브, 금속절삭도구로도 사용 가능해.
탄화규소 세라믹의 주요 구성물은 SiC로, 이것은 강도 높은 것이다고경도의 고온에 강한 세라믹으로 1200℃~1400℃에서 사용해도 높은 굽힘강도를 유지할 수 있는 고열강도 세라믹으로 탄화규소 세라믹은 열전도성, 항산화성, 전도성, 충격인도가 뛰어나.양호한 고온 구조 재료로 로켓 끝의 노즐, 열에 사용할 수 있다전극 슬리브, 노관 등 고온에서 작동하는 부품, 그 열전도성을 이용하여 고온에서 열교환기 재료를 제작할 수 있으며 높은 경도와 내마모성을 이용하여 그라인더, 연마재 등을 제작할 수 있다.
육방 질화 붕소 도자기의 주성분은 BN이고, 결정 구조는 육방이다정계는 육방질소화붕소의 구조와 성능이 흑연과 비슷하기 때문에 "백흑연"이라 하며 경도가 낮고 절삭가공이 가능하여 자체 윤활고온베어링, 유리성형금형 등을 만들 수 있다.
공구도자기
경질합금은 탄화물과 접착제가 주성분이고 탄화물에는 WC, TiC, TaC, NbC, VC 등이 있으며 접착제는 코발트(Co)가 주성분이다.경질합금은 공구강보다 경도가 높으며(높은 87~91HRA), 열경성이 좋아(1000℃정도의 내마모성이 우수) 칼날로 사용시 절삭속도가 고속강보다 4~7배 향상되고 수명이 5~8배 향상되었으며, 경합금은 경도가 너무 높고 성질이 약해 기계 가공이 어려우며 칼날 제작 및 바에 용접이 이루어지며, 경질합금은 주로 기계 가공에 사용된다.
금강석 천연 금강석(다이아몬드)은 고귀한 장식품으로, 합성 금강석은 공업용으로 널리 쓰이고 있으며, 금강석은 자연계에서 가장 단단한 재료로 탄성 모량도 높고, 금강석은 열전도율이 이미 알려진 재료 중 가장 높으며, 금강석의 절연 성능이 매우 좋다.금강석은 드릴, 칼, 연마공구, 랍실모, 다듬질공구, 금강석공구는 초정밀 가공을 하여 거울의 청결도를 높일 수 있어.그러나 금강석칼은 열안정성이 떨어져 철족원소와 친화력이 떨어져 철, 니켈기합금 대신 비철금속과 비금속을 주로 가공하며 세라믹, 유리, 석재, 콘크리트, 보석, 마노 등의 가공에 많이 쓰인다.
입방질소화붕소(CBN)는 금강석 다음으로 경도가 높고 열안정성 및 화학안정성이 금강석보다 뛰어나 담금질강, 내마모주철, 열분사재, 니켈 등의 난가공 재료에 사용할 수 있는 절삭가공 구조다.칼, 맷돌, 탭 등 제작 가능
기타 공구 도자기는 산화알루미늄, 지르코늄, 질화규소 등 도자기가 있지만 복합성능 및 공정 적용에서는 이 세 가지 모두에 못 미친다.
기능도자기
기능도자기는 보통 특수한 물리적 성능을 가지고 있으며, 관련 영역이 비교적 많으며, 상용 기능도자기의 특성 및 응용에 있어서 표시를 볼 수 있다.
상용기능도자기
종류
성능 특징
주요 구성
용도
유전체도자기
절연성
Al2O3, Mg2SiO4
집적 회로 기판
열전성
PbTiO3, BaTiO3
서미스터
압전성
PbTiO3, LiNbO3
발진기
강개성
BaTiO3
축전기
광학도자기
형광, 발광성
알투O3CrNd 글라스
레이저
적외선 투과성
CaAs, CdTe
적외선 창
고투명도
SiO2
광섬유
전발색효과
WO3
모니터
자성도자기
연자성
ZnFe2O, 감마-Fe2O3
테이프, 각종 고주파 자기심
강자성
SrO.6 Fe2O3
전기 음향기기, 계기 및 제어기기의 자기 코어
반도체세라믹
광전 효과
CdS, Ca2Sx
태양전지
임피던스 온도 변화 효과
VO2, 니오
온도센서
열전자 방사 효과
LaB6, BaO
열음극
미세도자기
세라믹 소재는 고온과 초강도, 다기능에 견딜 수 있는 우수한 성능으로 신소재 세계에서 독보적인 명성을 얻고 있다.정교한 세라믹이란 정제한 고순도로 인공적으로 합성된 무기화합물을 원료로 정밀제어 공법으로 소결된 고성능 세라믹을 일컫는 말로 선진 도자기 또는 신형 세라믹이라고도 한다.정교한 세라믹은 크게 세 종류인 구조도자기, 전자도자기, 생물도자기 등으로 나뉜다.
구조도자기
이런 도자기는 주로 구조 부품을 만드는 데 쓰인다.기계공업의 일부 밀봉재, 베어링, 칼, 볼밸브, 실린더 슬리브 등은 마찰이 잦고 쉽게 마모되는 부품으로 금속과 합금으로 만들 때도 오래 못 쓰면 망가지는 구조도자기 부품이 이런 시련을 이겨낼 수 있다.
전자도자기
전자 소자, 전자 시스템 구조 부품 등을 생산하는 기능성 도자기를 말한다.이 도자기들은 고경도 등 역학성능 외에 주변 환경의 변화에 대해 '무동무심', 즉 안정성이 매우 좋아 전자소자에 매우 중요한 성능이며, 또 고온에도 견딜 수 있다.
바이오세라믹스
생체도자기는 인체의 장기나 조직을 복원하거나 교체하는 일종의 뼈의 한 근육 시스템을 만드는 데 사용된다.
세밀도자기는 신형 재료의 특별치 중 주의해야 할 종류로, 넓은 발전 전망이 있다.우수한 성능을 가진 이 정교한 도자기는 매우 큰 범위에서 강철 및 기타 금속 대신 널리 응용되어 에너지 절약, 효율 향상, 원가 절감의 목적을 달성할 수 있고, 정교한 세라믹과 고분자 합성 재료가 결합될 수 있다.교통 경량화, 소형화, 고효율화를 가져올 수 있다.
한국도자재는 항공기 엔진을 비롯해 각종 열기관재, 연료전지 발전부품재, 핵융합로 옹벽재, 무공해 외연식 엔진재료 등으로 사용될 수 있는 명실상부한 고강도 재료가 된다.섬세한 세라믹은 고성능 분자재, 신금속재, 복합재와 함께 4대 신소재로 꼽힌다.어떤 과학자들은 정교한 도자기의 출현으로 인류가 철강 시대에서 다시 도자기로 돌아설 것이라고 예측한다.
역사 발전
원래 도자기는 도기와 도자기의 통칭이다.성형과 고온의 소결로 얻은 성형 소결체다.전통적인 도자기 재료는 주로 규소알루미늄산염을 가리킨다.처음에는 사람들의 규소알루미늄의 선택에 대한 요구가 높지 않았고, 순도도 크지 않았으며, 입자의 입도도 균일하지 않았으며, 성형 압력은 높지 않았다.이때 도자기를 받아서 전통도자기라고 부른다.나중에 순도가 높고, 입도가 작고, 균일하고, 성형압이 강해 소결하여 만든 소결체를 미세도자기라고 한다.
다음 단계에서는 도자기를 구성하는 세라믹 재료의 기초를 연구하면서 도자기의 개념에 큰 변화를 가져왔다.세라믹 내부의 역학적 성능은 세라믹을 구성하는 재료의 화학 결합 구조와 관련돼 결정체를 형성할 때 강한 3차원 그물 구조를 형성하는 화학물질로 세라믹 재료로 사용할 수 있다.이것은 비교적 강한 이온 결합 이온 화합물, 원자 결정체의 단질과 화합물, 금속 결정체를 형성하는 물질을 포함한다.그들은 모두 도자기 재료로 쓸 수 있다.다음으로는 섬유강화 복합재를 3차원 결합으로 발전시켰다.도자기 재료의 범위는 한층 넓어졌다.이 때문에 세라믹 소재는 3차원 성키를 빌릴 수 있는 재료의 통칭으로 발전했다.
도자기의 개념은 3차원 결합의 재료로 성형과 고온의 소결로 얻어지는 소결체로 발전한다.(이 개념은 유리를 도자기 범위에 포함시켰어)
도자기의 구조와 성능을 연구하는 이론도 펴졌다.재료(광, 전기, 열, 자기)의 성능과 성형의 관계, 입자의 분포, 그리고 접착 계면의 관계도 발전되어 도자기는 일정한 성능물질을 탑재한 존재 형태가 되어야 한다.양자역학, 나노기술, 표면화학 등 학문 분야와 연계해야 한다.도자기 학과가 하나의 종합 학과가 되다.
이런 발전은 어느 정도 고분자 성형과 관련되어 있다.그것들은 서로 영향을 주어야 한다