セラミック材料：特性、タイプ、用途 - 文化語彙 - 2025

セラミック材料が施さ熱を有する、無機金属又は非固体で構成されています。そのベースは通常粘土ですが、さまざまな組成のさまざまなタイプがあります。

一般的な粘土はセラミックペーストです。また、赤土は、成分の中にケイ酸アルミニウムを含むセラミック材料の一種です。これらの材料は、結晶相および/またはガラス相の混合物によって形成されます。

単結晶の場合は単相です。彼らは多くの結晶で構成されている場合、それらは多結晶です。

セラミック材料の結晶構造は、イオンの電荷の値と、カチオンとアニオンの相対的なサイズに依存します。中心のカチオンを囲むアニオンの量が多いほど、得られる固体はより安定します。

セラミック材料は、緻密な固体、繊維、微粉末またはフィルムの形をとることができます。

セラミックという言葉の起源は、ギリシャ語のkeramikosにあり、その意味は「焦げたもの」です。

検察

セラミック材料の処理は、取得する材料の種類によって異なります。ただし、セラミック材料の製造には通常、次のプロセスが必要です。

1-原材料の混合と粉砕

これは、原材料が結合され、そのサイズと分布を均質化する試みが行われるプロセスです。

2-コンフォメーション

この段階では、生地に形と一貫性が与えられます。これは、原料で達成されます。このようにして、混合物の密度が増加し、その機械的特性が向上します。

3-成形

これは、実際のオブジェクトの表現または画像（3次元）が作成されるプロセスです。成形するには、次のいずれかのプロセスが一般的に実行されます。

押す

原料を金型に押し込みます。ドライプレスは、耐火物製品や電子セラミック部品の製造によく使用されます。この技法により、いくつかの部品を迅速に製造できます。

バーボナイト成形

これは、エラーや変形なしに同じ形状を数百回生成できるようにする技術です。

押し出し

これは、材料がダイを通して押し出されるプロセスです。明確で固定された断面を持つオブジェクトを生成するために使用されます。

4-乾燥

それは、水の蒸発とそれが作品で生み出す収縮を制御することからなるプロセスです。

ピースがその形状を維持することはプロセスに依存するため、プロセスの重要なフェーズです。

5-調理

この段階から「ケーキ」が得られます。このプロセスでは、粘土の化学組成が変化して、もろくなりますが、多孔性になります。

この段階では、温度が600ºCに達するまで熱がゆっくりと上昇する必要があります。この最初のフェーズの後、装飾が行われたいときに、装飾が行われます。

変形を避けるために、オーブン内で断片が分離されていることを確認することが重要です。

セラミック材料の特性

これらの材料の特性は、その組成に大きく依存しますが、一般的には次の特性を共有します。

• 結晶構造。ただし、この構造を持たない、または特定の分野でのみ持つ材料もあります。
• 彼らは約2g / cm 3の密度を持っています。
• 電気や熱を遮断する素材です。
• 膨張係数が低い。
• 融点が高い。
• 彼らは一般的に防水です。
• それらは可燃性でも酸化性でもありません。
• それらは硬いが、壊れやすく、同時に軽い。
• それらは圧縮、摩耗および腐食に対して抵抗力があります。
• 彼らは霜、または劣化することなく低温に耐える能力を持っています。
• 化学的に安定しています。
• 彼らはいくつかの多孔性を必要とします。

分類：セラミック材料の種類

1-赤いセラミック

最も豊富な粘土です。それは酸化鉄の存在による赤みがかった色をしています。

調理すると、アルミン酸塩とケイ酸塩で構成されます。それはすべての中で最も処理が少ないです。割れると赤みがかった地球になります。気体、液体、脂肪を透過します。

この粘土は、レンガや床によく使用されます。焼成温度は700〜1000°Cで、酸化スズで覆うことで水密な陶器を得ることができます。イタリアとイギリスの陶器は、異なる種類の粘土で作られています。

2-ホワイトセラミック

ピュアな素材なのでシミがありません。それらの粒度分布はより制御されており、それらは通常、不透過性を高めるために外側がエナメル処理されています。

衛生陶器や食器の製造に使用されます。このグループには以下が含まれます：

磁器

カオリンは、長石と石英またはフリントが加えられた非常に純粋なタイプの粘土でできている材料です。

この材料の調理は2段階で行われます。最初の段階では、1000または1300°Cで調理されます。そして第2段階では、1800°Cに達することができます。

磁器は柔らかくても硬くてもかまいません。柔らかいものの場合、最初の調理段階は1000℃に達します。

その後、オーブンから取り出して釉薬を塗布します。その後、オーブンに戻り、2番目のフェーズで最低温度1250°Cが適用されます。

硬い磁器の場合、2番目の調理段階は、1400°C以上の高温で行われます。

そしてそれが装飾される場合、定義された装飾が作られ、オーブンに入れられますが、今回は約800°Cです。

産業用のオブジェクト（たとえば、食器）を作るため、またはより特殊な用途のオブジェクト（変圧器の絶縁など）を作るために、業界では複数の用途があります。

3-耐火物

変形することなく、非常に高い温度（最高3000°C）に耐えることができる材料です。それらは、酸化アルミニウム、ベリリウム、トリウム、ジルコニウムの比率が高い粘土です。

これらは1300〜1600°Cで調理され、破損、亀裂、内部応力を回避するために徐々に冷却する必要があります。

欧州規格DIN 51060 / ISO / R 836は、最低温度1500°Cで軟化する場合、材料が耐火物であることを規定しています。

レンガはこのタイプの材料の例であり、オーブンの建設に使用されています。

4-メガネ

ガラスは、シリコンベースの液体物質で、冷却するとさまざまな形で固化します。

製造するガラスの種類に応じて、さまざまなフラックス物質がシリコンベースに追加されます。これらの物質は融点を下げます。

5-セメント

石灰岩と粉砕したカルシウムで構成された材料で、液体（できれば水）と混合すると固まり、沈降します。濡れたまま、お好みの形状に成型できます。

6-研磨剤

それらは非常に硬い粒子を含む鉱物であり、それらの成分の中に酸化アルミニウムとダイヤモンドペーストがあります。

特殊セラミック材料

セラミック材料は耐性があり硬く、壊れやすいので、ハイブリッドまたは複合材料がガラス繊維またはプラスチックポリマーマトリックスで開発されました。

セラミック材料を使用して、これらのハイブリッドを開発できます。これらは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、およびコバルト、クロム、鉄などのいくつかの金属で構成される材料です。

これらのハイブリッドの作成には、2つの手法が使用されます。

合成された

金属粉末を圧縮する技術です。

稚魚

この技術では、合金は、電気炉内でセラミック材料と一緒に金属粉末を圧縮することによって達成されます。

いわゆる複合マトリックスセラミック（CMC）はこのカテゴリに分類されます。これらはリストすることができます：

-超硬

タングステン、チタン、シリコン、クロム、ホウ素、または炭素強化炭化ケイ素など。

-窒化物

シリコン、チタン、セラミックオキシナイトライド、サイアロンなど。

-

それらは、電気的または磁気的特性を持つセラミック材料です。

セラミック材料の4つの主な用途

1-航空宇宙産業

この分野では、高温および機械的要求に対する耐性を備えた軽量コンポーネントが必要です。

2-生物医学で

この分野では、骨、歯、インプラントなどの作成に役立ちます。

3-エレクトロニクス

これらの材料がレーザーアンプ、光ファイバー、コンデンサー、レンズ、絶縁体などの製造に使用される場合。

4-エネルギー業界で

たとえば、セラミック材料が核燃料の構成要素になる可能性がある場所です。

最も優れた7つのセラミック材料

1-アルミナ（Al2O3）

溶湯の封じ込めに使用します。

2-窒化アルミニウム（AIN）

集積回路の材料やAI203の代替として使用されます。

3-炭化ホウ素（B4C）

核鎧を作るために使用されます。

4-炭化ケイ素（SiC）

耐酸化性があるため、金属のコーティングに使用されます。

5-窒化ケイ素（Si3N4）

自動車エンジンやガスタービンの部品製造に使用されています。

6-ホウ化チタン（TiB2）

また、シールドの製造にも参加しています。

7-ウラニア（UO2）

原子炉の燃料です。

参考文献

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