slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Mikołaj Szafran PowerPoint Presentation
Download Presentation
Mikołaj Szafran

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 31

Mikołaj Szafran - PowerPoint PPT Presentation


  • 182 Views
  • Uploaded on

Mikołaj Szafran. Współczesna ceramika. tradycja teraźniejszość przyszłość. Ceramika [gr. Ho k é ramos ‘ziemia’, ‘glina’] nieorganiczne i niemetaliczne materiały otrzymywane w wyniku procesu ceramicznego.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Mikołaj Szafran' - charlotte-keon


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Mikołaj Szafran

Współczesna ceramika

  • tradycja
  • teraźniejszość
  • przyszłość
slide2

Ceramika[gr. Ho kéramos ‘ziemia’, ‘glina’]

nieorganiczne i niemetaliczne materiały otrzymywane

w wyniku procesu ceramicznego.

Proces ceramiczny przebiega następująco: drobnoziarniste proszki ceramiczne formuje się różnymi metodami (prasowanie, odlewanie, toczenie) w żądany kształt, często po dodaniu substancji ułatwiających lub umożliwiających kształtowanie (woda, subst. organiczne); po uformowaniu kształtki konsoliduje się (zespala) do postaci litego ciała stałego poprzez wypalanie w temp. 900-2200oC.

R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277.

slide5

Egipt 1300 BC

Fajans

Szkło

slide6

Mezopotamia 500-600 BC

Szkliwione cegły

slide7

Grecja 400 BC

ceramika

szkło

slide8

Rzym 100 AD

szkło

lampka oliwna

slide14

CERAMIKA SZLACHETNA

CERAMIKA KONSTRUKCYJNA

Al2O3 ZrO2 Si3N4 SiC AlN

MATERIAŁY BUDOWLANE

CERAMIKA FUNKCJONALNA

elektroniczna

elektrotechniczna

magnetyczna

piezoelektryczna

jądrowa

kosmiczna

bioceramika

MATERIAŁY OGNIOTRWAŁE

MATERIAŁY WIĄŻĄCE

SZKŁO I DEWITRYFIKATY

MATERIAŁY ŚCIERNE

NANOCERAMIKA

EMALIE

C E R A M I K A

slide15

TWORZYWA SZTUCZNE

CERAMIKA TECHNICZNA

METALE

Gęstość

Wytrzymałość cieplna

Odporność chemiczna

Odporność na ścieranie

Kruchość

Wytrzymałość mechaniczna

Obrabialność

Cena

 

   

  

  

  

 

 

  

 

   

  

 

  

  

  

?

 

?

?

 niekorzystna

  mniej niekorzystna

   korzystna

? możliwa

do osiągnięcia

Charakterystyka porównawcza wybranych właściwości metali, tworzyw sztucznych i ceramiki technicznej

funkcje tworzyw ceramicznych
Funkcje tworzyw ceramicznych

Funkcje termiczne

Funkcje chemiczne

Funkcje magnetyczne

izolacje termiczne promienniki IR

nośniki katalizatorówkatalizatoryelektrodynośniki enzymówczujniki gazówdetektory węglowodorówukłady alarmowe przecieku gazu

głowice magnetofonowerdzenie pamięcimagnesysilniki miniaturowe

Funkcje mechaniczne

wirnikikomory spalaniałożyskadysze palnikównarzędzia skrawające

Funkcje elektryczne

Kondensatorypodłoża elektroniczneelementy czujników temperaturyogniwa słoneczne

Funkcje nuklearne

paliwa nuklearnemateriały na osłony i ekrany

Funkcje biologiczne

Funkcje optyczne

sztuczne korzenie zębówendoprotezykości i stawysztuczne zastawki serca

świetlówkiwysokociśnieniowe lampy sodowelasery

zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej
Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej
  • Ceramika konstrukcyjna obejmuje swoim zasięgiem głównie:
  • mechanoceramikę
  • chemoceramikę
  • bioceramikę
  • termoceramikę
slide18

Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej

W obrębie mechanoceramiki wyróżnić można kilka podstawowych grup wyrobów:

  • Części silników spalinowych
  • Części turbin gazowych
  • Części statków powietrznych i sprzętu wojskowego
  • Części termoodporne
  • Części odporne na ścieranie
  • Łożyska toczne
  • Części pomp i armatury
  • Narzędzia do szybkościowej obróbki metali
zastosowanie ceramiki funkcjonalnej
Zastosowanie ceramiki funkcjonalnej
  • Około 70% obrotów rynku ceramicznego skupia się wokół wyrobów spełniających głównie funkcje elektryczne (ceramika elektroniczna)
  • Do najważniejszych wyrobów z zakresu elektroceramikizalicza się: kondensatory, filtry, przetworniki, termistory, warystory, izolatory, podłoża do układów scalonych, świece zapłonowe.
  • optoceramika – materiały laserowe, okienka optyczne, przetworniki elektrooptyczne
w a ciwo ci materia w ceramicznych

Zniszczenie

katastroficzne

Ceramikamonolityczna

naprężenie

Metal

odkształcenie

Właściwości materiałów ceramicznych
  • Charakterystyczna różnica między ceramiką a innymi materiałami leży w wytrzymałości na wzrastające naprężenia (ciągliwość).
  • Z uwagi na silne wiązania kowalencyjno-jonowe materiały ceramiczne są z natury kruche.
  • Podstawowym ograniczeniem szerszego stosowania materiałów ceramicznych jest ich KRUCHOŚĆ. Często defekt struktury nie powoduje widocznych zmian a jednak w następstwie korozji naprężeniowej, tworzącej ciągłe pękniecie, może dojść do zniszczenia wyrobu w czasie eksploatacji.
slide21

Kompozyty ceramika-metal-tworzywo sztuczne

TWORZYWA

SZTUCZNE

METALE

TWORZYWA CERAMICZNE

Kompozyty

ceramika-metal

Kompozyty ceramika-tworzywo sztuczne

MATERIAŁY WSPÓŁCZESNE

slide22

Dotychczasowe zastosowanie i prognozy wzrostu udziału procentowego szeregu materiałów w konstrukcji silników samolotowych

METALOWE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

STAL

50

CERAMICZNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

STOPY NIKLU

40

STOPY TYTANU

30

20

STOPY ALUMINIUM

10

1960

1970

1980

1990

2000

2010

  • Lata 1990-91
  • uruchomienie masowej produkcji tłoków i bloków cylindrowych zbrojonych lokalnie (Toyota, Honda i Ebisawa
  • opanowanie procesu naparowywania - wlewki i wyroby kształtowane przez firmę ALCAN
  • opracowanie przez firmę Lanxide metody bezpośredniego utleniania/azotowania i infiltracji quasi-grawitacyjnej - kompozyty odporne na ścieranie i obudowy mikroukładów elektronicznych
  • komercjalizacja kompozytów zbrojonych dyspersyjnie SiC i Al2O3
slide23

STADIA ROZWOJOWE GŁÓWNYCH RODZAJÓW CERAMIKI SPECJALNEJ W ODNIESIENIU DO CZĘŚCI SILNIKOWYCH

POKRYCIA CERAMICZNE

CERAMIKA MONOLITYCZNA

KOMPOZYTY CERAMICZNE

Prace

koncepcyjne

Prace

badawcze

Prace

optyma-lizacyjne

Produkcja

rynkowa

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Rok

slide24

Mikroreaktor ceramiczny

R.Pampuch, Kompozyty, nr 12, 4(2004)

slide25

Nanostrukturalne (nanokrystaliczne) materiały

Wielkość ziarna (na ogół) 110 nm

lecz nie większa niż 100 nm

slide26

Gdy ziarno < 100 nm właściwości materiałów zmieniają się gwałtownie:

wytrzymałość mechaniczna rośnie ok. 4x

mikrotwardość wzrasta dwa razy,

np. n-Al2O3-SiC (10%obj.)

przewodnictwo cieplne spada kilka razy

odporność na ścieranie wzrasta 4 razy,

np. n-Al2O3-TiO2 (13%obj.)

przesuwa się granica plastyczności materiału

slide27

Wielkość nanokryształu jest zbliżona do wielkości komórki elementarnej

B.Pałosz, Kompozyty 4(2004)9

slide28

pojedyńczy nano-kryształ ma budowę dwufazową

wnętrze-powierzchnia (core-shell)

slide29

NANOSTRUKTURALNE (NANOKRYSTALICZNE) MATERIAŁY

Wielkość ziarna ( na ogół) 1÷10 nm, lecz nie większa niż 100 nm

 Droga i skomplikowana produkcja nanoproszków

 Eliminacja aglomeracji proszków nanokrystalicznych

 Trudności we właściwym zagęszczeniu proszków nanokrystalicznych

 Minimalizacja procesu wzrostu ziarna podczas spiekania

PODSTAWOWE PROBLEMY OTRZYMYWANIA NANOPROSZKÓW

slide30

ZESTAWIENIE NAKŁADÓW NA BADANIA NAUKOWE I ROZWOJOWE W DZIEDZINIE PROJEKTOWANIA MATERIAŁÓW W NIEMCZECH

W LATACH 2001-2002

CERAMIKA

POLIMERY

METALE

INNE

36%

28%

24%

12%

prognozy rozwojowe ceramicznych materia w specjalnych
Prognozy rozwojowe ceramicznych materiałów specjalnych

Główne cele badawcze:

  • Podniesienie wytrzymałości, a tym samym niezawodności tworzyw oraz wyrobów.
  • Poprawa właściwości wysokotemperaturowych.
  • Optymalizacja struktury dla każdego przypadku zastosowania.
  • Zmniejszenie kruchości materiałów ceramicznych i tym samym zawężenie tolerancji uszkodzeń.

Japonia

KoreaPołudniowa

WielkaBrytania

Francja

USA

Niemcy

Skala aktywności wiodących krajów w zakresie zgłoszeń patentowych związanych z ceramiką specjalną

(1981-1995)