Sifat Bahan Seramik Lanjutan

ZhiHao Ceramics menawarkan rangkaian komprehensif bahan seramik canggih termasuk oksida, nitrida dan karbida, yang mempamerkan sifat mekanikal, termal, elektrik dan kimia yang cemerlang. Bahan-bahan ini digunakan secara meluas dalam sektor berkeperluan tinggi seperti aeroangkasa, elektronik, semikonduktor, teknologi perubatan, automotif dan tenaga.

Kami bukan sahaja membekalkan bahan, tetapi juga komited untuk sentiasa mengoptimumkan reka bentuk bahan dan gabungan prestasi bagi memenuhi pelbagai permintaan pasaran.

Halaman ini menyediakan gambaran sistematik mengenai sifat asas pelbagai bahan seramik teknikal yang biasa digunakan, beserta jadual parameter bahan terperinci untuk membantu anda membuat keputusan yang tepat apabila memilih bahan yang sesuai.

  • Sifat mekanikal (seperti ketegaran lenturan, modul Young, kekerasan, ketahanan retakan)
  • Sifat terma (contohnya kekonduksian terma, pengembangan terma, suhu operasi maksimum)
  • Sifat elektrik (seperti ketahanan dielektrik, rintangan, pemalar dielektrik)
  • Sifat kimia (seperti ketahanan terhadap asid, ketahanan terhadap pengoksidaan, ketahanan terhadap alkali)

Langkau ke

Mekanikal | Tenaga haba | Elektrikal | Kimia | Permohonan | FAQ

Sifat mekanikal

Sifat mekanikal menentukan bagaimana seramik berkelakuan di bawah beban mekanikal seperti mampatan, tegasan, dan lenturan. Sifat-sifat ini termasuk kekerasan seramik, kekuatan lenturan, kekuatan mampatan, modul Young, dan ketahanan pecah. Ciri-ciri sedemikian amat penting untuk aplikasi yang melibatkan seramik tahan haus, galas seramik, penyegelan, dan komponen struktur beban tinggi.

Penjelasan kata kunci berkaitan:

  • Kekerasan seramik: Keupayaan menahan lekukan atau calar pada permukaan.
  • Ketahanan lenturan seramik: keupayaan menahan daya lenturan tanpa retak.
  • Modulus Young seramik: ukuran kekakuan di bawah deformasi elastik.
  • Ketahanan retakan seramik: keupayaan menahan penyebaran retakan dan mencegah keretakan.
  • Kekuatan mampatan seramik: beban mampatan maksimum yang boleh ditanggung oleh seramik.

Jadual Parameter Sifat Mekanikal

Bahan-bahan Kekerasan (Hv) Kekuatan lenturan (MPa) Modulus keanjalan (GPa) Ketahanan retakan (MPa·m¹/²)
Alumina (ketulenan 99.71%) ~1800 300–400 370 3.5–4.5
Zirkonia yang distabilkan dengan yttria (Y-TZP) ~1200 900–1200 210 Lapan hingga sepuluh
ZTA20 ~1500 500–700 300 enam hingga tujuh
Nitrida silikon ~1550 800–1000 320 enam hingga lapan
karbida silikon ~2500 400–550 410 3.0–4.0
Nitrida aluminium ~1200 300–400 320 2.5–3.5
seramik yang boleh dimesin ~500 150–200 65 1.5–2.0
Boron nitrida (h-BN) ~100 kurang daripada 100 30 Tidak terpakai
Oksida berilium ~1200 250–300 300 2.5–3.0

Prestasi terma

Dalam aplikasi yang melibatkan suhu tinggi atau kitaran terma pantas, sifat terma adalah sangat penting. Ciri-ciri seperti kekonduksian terma, pekali pengembangan terma, dan suhu operasi maksimum adalah kritikal bagi penyejuk, penebat suhu tinggi, dan komponen enjin.

Penjelasan kata kunci berkaitan:

  • Konduktiviti terma seramik: keupayaan berkesan untuk memindahkan haba.
  • Garis tengah: Garis yang melintang secara mendatar.
  • Ketahanan kejutan terma seramik: ketahanan terhadap retakan akibat perubahan suhu yang pantas.
  • Seramik suhu tinggi: Seramik yang mengekalkan kekuatan dan kestabilannya pada suhu melebihi 1000°C.

Jadual Parameter Prestasi Terma

Bahan-bahan Konduktiviti terma (W/m·K) Garis tengah termal (10⁻⁶/K) Suhu operasi maksimum (°C)
alumina dua puluh lima hingga tiga puluh lima 7.5 1500
oksida zirkonium dua hingga tiga 10–11 1000
Tioourea zink 12–15 Lapan–sembilan 1450
Nitrida silikon 25–30 3.2 1300
karbida silikon 120–150 4.0 1600
Nitrida aluminium 170–200 4.5 1000
seramik yang boleh dimesin 1.5 9.0 800
boron nitrida 30–50 1.0 900
Oksida berilium 250 8.0 1200

Prestasi elektrik

Sifat elektrik menentukan keupayaan sesuatu bahan untuk menjadi penebat atau pengalir. Seramik lanjutan seperti seramik penebat elektrik atau seramik dielektrik banyak digunakan dalam kapasitor, penebat, papan litar, dan peralatan gelombang mikro.

Penjelasan kata kunci berkaitan:

  • Ketahanan dielektrik seramik: voltan maksimum yang boleh ditahan oleh sesuatu bahan tanpa keruntuhan elektrik.
  • Rintangan isipadu: Rintangan sesuatu bahan terhadap aliran arus elektrik.
  • Konstanta dielektrik seramik: Konstanta dielektrik seramik di bawah medan elektrik.

Jadual Parameter Prestasi Elektrikal

Bahan-bahan Ketahanan dielektrik (kV/mm) Pemalar dielektrik (1 MHz) Rintangan isipadu (Ω·cm)
alumina 10–15 Sembilan–sepuluh 10 pangkat 14
oksida zirkonium tujuh hingga sembilan 22–30 10 pangkat 10
Tioourea zink Sembilan hingga sebelas 15–20 10¹²
Nitrida silikon 12 Lapan–sembilan 10 pangkat 14
karbida silikon ~5 Sembilan–sepuluh ~10⁵–10⁶ (semikonduktor)
Nitrida aluminium 12–15 8.5 10¹³
seramik yang boleh dimesin enam hingga lapan 6 10¹²
boron nitrida empat hingga lima 4 10¹⁵
Oksida berilium Sembilan–sepuluh 6.5–7 10 pangkat 14

Ketahanan kimia

Kestabilan kimia menentukan keupayaan sesuatu bahan untuk menahan persekitaran kimia yang keras. Seramik tahan kakisan adalah bahan yang ideal untuk reaktor kimia, peralatan semikonduktor, dan sistem pensterilan perubatan.

Penjelasan kata kunci berkaitan:

  • Ketahanan kakisan seramik: Keupayaan untuk kekal tidak bertindak balas secara kimia apabila terdedah kepada bahan kimia korosif.
  • Kestabilan kimia seramik: Mampu menahan kerosakan dalam jangka masa panjang di persekitaran yang keras.
  • Seramik dalam Persekitaran Asid dan Alkali: Tingkah laku seramik apabila terdedah kepada asid, alkali, dan pelarut.

Jadual Perbandingan Ketahanan Kimia

Bahan-bahan Ketahanan terhadap asid tahanan alkali Sifat antioksidan
alumina agak baik Baiklah. agak baik
oksida zirkonium Baiklah. Secara amnya Baiklah.
Tioourea zink agak baik Baiklah. agak baik
Nitrida silikon agak baik Baiklah. agak baik
karbida silikon agak baik agak baik agak baik
Nitrida aluminium Secara amnya 差 Secara amnya
seramik yang boleh dimesin Secara amnya 差 Secara amnya
boron nitrida Baiklah. 差 Baik (tidak bertindak balas terhadap HF)
Oksida berilium Baiklah. Secara amnya Baiklah.

Aplikasi berasaskan prestasi

Seramik lanjutan menemui pelbagai aplikasi dalam pelbagai industri kerana kekuatan mekanikal yang luar biasa, kestabilan terma, sifat penebat elektrik, dan ketahanan kimia. Bahagian ini mempersembahkan kajian kes aplikasi yang disesuaikan dengan keperluan prestasi berbeza, membantu jurutera dan pembangun produk dalam memilih bahan seramik yang paling sesuai.

Seramik seperti zirkonia, alumina yang diperkukuh dengan zirkonia (ZTA) dan silikon nitrida mempamerkan kekuatan lenturan yang tinggi dan ketahanan pecah yang cemerlang, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang menuntut keperluan mekanikal yang tinggi.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Duduk katup dan katup tidak pulang
  • Gandar bola dan gandar gelendong
  • Alat pemotong dan sisipan
  • Plunger pam dan poros
  • Sokongan struktur dalam persekitaran beban tinggi

Ciri-ciri utama:

  • Ketahanan cemerlang terhadap tegasan mekanikal dan keletihan
  • Kestabilan dimensi jangka panjang
  • Ketahanan terhadap impak tinggi dan retakan

Bahan seperti alumina, ZTA dan silikon karbida digunakan dalam persekitaran geseran tinggi atau berhakisan kerana kekerasan luar biasa dan ketahanan haus mereka.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Penyegelan mekanikal dan galas rata
  • Lapisan pam dan plunger
  • Muncung dan saluran
  • Alat tekstil dan penarikan wayar

Ciri-ciri utama:

  • Konduktiviti terma yang tinggi, dengan sifat penebat elektrik
  • Ketahanan kejutan terma yang baik
  • Kesesuaian dengan kimpalan dan metalisasi

Nitrida aluminium, karbida silikon dan oksida berilium mempunyai kekonduksian terma yang tinggi dan sering digunakan dalam sistem elektronik dan optoelektronik untuk memastikan penyaliran haba yang berkesan.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Pemanas dan penyejuk haba
  • Pendakap LED dan diod laser
  • Substrat elektronik kuasa
  • Penebat Sistem Vakum

Ciri-ciri utama:

  • Konduktiviti terma yang tinggi, dengan sifat penebat elektrik
  • Ketahanan kejutan terma yang baik
  • Kesesuaian dengan kimpalan dan metalisasi

Alumina, boron nitrida heksagon dan kaca-seramik yang boleh dimesin mempunyai kekuatan dielektrik dan rintangan yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk komponen elektronik voltan tinggi, frekuensi radio dan ketepatan tinggi.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Penebat voltan tinggi dan bushing
  • Substrat RF/gelombang mikro
  • Penyuap vakum
  • Penahan elektrostatik dan komponen penebat

Ciri-ciri utama:

  • Sifat dielektrik yang cemerlang
  • Kerugian dielektrik yang rendah dan pemalar dielektrik yang stabil
  • Prestasi kebolehpercayaan dalam persekitaran frekuensi tinggi

Untuk aplikasi yang melibatkan pendedahan kepada asid, alkali dan gas korosif, bahan seperti karbida silikon, oksida aluminium dan nitrida silikon adalah pilihan ideal kerana sifat tidak reaktif secara kimia dan ketahanan terhadap pengoksidaan.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Lapisan reaktor kimia
  • Komponen pengikisan semikonduktor
  • Sistem Pengendalian Cecair
  • Komponen ekzos dan pembakaran

Ciri-ciri utama:

  • Tahan asid, tahan alkali, tahan agen pengoksida
  • Pencemaran rendah, ketulenan tinggi
  • Menjaga kestabilan pada suhu tinggi dan dalam persekitaran kimia

Seramik kaca boleh dipraise (MGC) boleh dibentuk dengan mudah menggunakan alat konvensional, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran siri kecil, geometri kompleks dan prototaip pantas.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Fiksyen ujian dan spacer tersuai
  • Pendakap komponen laser dan optik
  • Komponen serasi vakum
  • Komponen Penyelidikan dan Pembangunan serta Prototaip Pantas

Ciri-ciri utama:

  • Tidak memerlukan sintering, mudah diproses
  • Sifat penebat elektrik yang cemerlang
  • Stabil di bawah vakum dan pada suhu tinggi

Dalam bidang seperti pemprosesan semikonduktor dan instrumen analisis, seramik berkepekaan tinggi termasuk oksida aluminium (99.71%), nitrida aluminium dan nitrida boron diutamakan kerana tahap pencemaran yang sangat rendah dan kestabilan kimia.

Gunaan tipikal termasuk:

  • Pengendalian wafer dan komponen sokongan
  • Komponen ruang tahan plasma
  • Pemasangan optik tepat
  • Persekitaran gred perubatan dan steril

Ciri-ciri utama:

  • Emitan ekzos rendah dan pencemaran minimum
  • Sifat dielektrik dan termal yang tinggi
  • Serasi dengan bilik bersih dan keadaan tekanan ultra-tinggi

Soalan Lazim Mengenai Sifat Bahan Seramik

Pemilihan seramik lanjutan bergantung pada keperluan prestasi aplikasi tertentu. Berikut adalah contoh berdasarkan ciri-ciri yang disebutkan tadi:

Oksida berilium (BeO) mempamerkan kekonduksian terma tertinggi (>230 W/m·K), diikuti oleh nitrida aluminium (AlN). Seramik ini penting untuk penyaluran haba dalam aplikasi elektronik berkuasa tinggi.

Zirkonia yang distabilkan dengan yttria (Y-TZP) dan ZTA terkenal kerana ketahanan retakan yang tinggi dan kekuatan mampatan yang tinggi. Mereka sering digunakan dalam sistem mekanikal yang memerlukan ketahanan hentakan dan ketahanan keletihan.

Kebanyakan seramik termaju adalah penebat yang sangat baik, seperti alumina dan boron nitrida. Walau bagaimanapun, sesetengah seramik—seperti silikon karbida—menunjukkan sifat semikonduktor dan digunakan dalam peranti elektronik kerana ciri elektrik tertentu.

Karbit silikon dan oksida aluminium mempunyai ketahanan luar biasa terhadap asid, alkali dan pengoksidaan, dan sering digunakan dalam loji kimia, sistem ekzos dan bilik pemprosesan semikonduktor.

Walaupun kebanyakan seramik teknikal adalah keras dan rapuh, seramik kaca boleh dikerjakan seperti MGC mudah dikerjakan menggunakan alat konvensional. Bahan-bahan ini sangat sesuai untuk pembuatan prototaip dan geometri kompleks.

Sifat Seramik Lanjutan

Tidak pasti bahan seramik mana yang sesuai untuk aplikasi anda?
Gunakan borang interaktif kami untuk membuat pilihan anda.

Biarkan kami membantu anda memilih bahan yang sesuai.

Di Zhihao Ceramics, kami mengkhusus dalam membekalkan dan memproses seramik teknikal canggih yang disesuaikan dengan keperluan reka bentuk dan prestasi anda. Sama ada anda sedang membangunkan produk baharu atau meningkatkan komponen sedia ada, jurutera bahan kami boleh membantu anda memilih seramik yang paling sesuai untuk industri anda.

  • Panduan Pemilihan Bahan

  • Pemesinan tersuai dan pembuatan prototaip

  • Pembekalan seramik berprestasi tinggi