Gambaran Ringkas tentang Kekerasan Seramik Lanjutan

Seramik lanjutan terkenal dengan sifat mekanikal yang luar biasa, dengan kekerasan sebagai salah satu ciri paling menonjol dan berharga. Dalam aplikasi berprestasi tinggi merentasi sektor aeroangkasa, elektronik, perubatan, dan industri, kekerasan adalah penting untuk ketahanan terhadap keausan, ketahanan permukaan, dan kestabilan dimensi. Kertas ini meneroka konsep kekerasan seramik, membandingkannya dengan logam dan plastik, dan menyediakan data kekerasan terperinci untuk bahan seramik utama.

Langkau ke

Apakah kekerasan? | Data | Hubungi Kami | Jadual Perbandingan | Permohonan | FAQ | Parameter prestasi yang relevan

Kekerasan

Apakah kekerasan?

Kekerasan merujuk kepada ketahanan sesuatu bahan terhadap deformasi plastik tempatan, seperti lekukan, calar atau abrasi. Untuk seramik, ujian kekerasan Vickers (HV) lazimnya digunakan. Dalam ujian ini, penembus berbentuk piramid berlian ditekan ke permukaan bahan di bawah beban piawai. Semakin kecil lekukan, semakin keras bahan tersebut. Disebabkan ikatan ionik/kovalen yang kuat dan struktur kristal yang padat, seramik lanjutan mempamerkan kekerasan yang jauh melebihi kebanyakan logam dan polimer.

Petua: Kekerasan yang tinggi tidak semestinya menunjukkan ketahanan yang tinggi. Sebagai contoh, walaupun karbon silikon dan oksida aluminium sangat keras, ia lebih rapuh daripada logam dan mudah retak.

Mengapa kekerasan begitu penting dalam aplikasi seramik lanjutan?

  • Ketahanan abrasi: Seramik yang lebih keras menahan keausan, sekali gus mengurangkan kerosakan komponen.
  • Ketepatan dan kestabilan dimensi: Sangat sesuai untuk toleransi ketat dalam pemesinan tepat.
  • Salutan penghalang terma: Kekerasan yang dipertingkatkan meningkatkan ketahanan terhadap hakisan terma dalam keadaan melampau.
  • Kekalengan dan ketahanan kimia: Seramik keras mengekalkan integriti struktur walaupun dalam persekitaran yang keras.

Data Kekerasan untuk Seramik Lanjutan Utama

Bahan seramik Kekerasan Vickers (HV) Kekerasan Mohs Nota
Karbid silikon (SiC) 2,500 – 3,100 9.5 Ketahanan haus yang sangat baik
Oksida aluminium (Al₂O₃) 1,800 – 2,200 9 Harga berpatutan dan sangat tahan lama
Nitrida silikon (Si₃N₄) 1,400 – 1,800 8.5 – 9 Tahan lasak dan stabil secara terma
Seramik ZTA 1,500 – 1,800 – 9 Gabungan kekerasan dan ketahanan
Zirkonium dioksida (ZrO₂) 1,200 – 1,400 8 – 8.5 Ketahanan tinggi, kekerasan sederhana
Oksida berilium (BeO) 1,200 – 1,400 ~9 Konduktiviti terma yang tinggi
Nitrida aluminium (AlN) 1,100 – 1,300 ~8.5 Konduktiviti terma
Seramik kaca yang boleh dimesin 450–600 ~6 Mudah dikerjakan dengan mesin
Boron nitrida (h-BN) 25–40 2 Sangat lembut, dengan sifat pelincir yang sangat baik

*Data hanya untuk rujukan.

Perlukan bantuan memilih seramik yang tepat?

Memilih bahan seramik yang sesuai adalah sangat penting untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan prestasi optimum. Sama ada anda memerlukan seramik zirkonia, silikon nitrida, atau berasaskan alumina, bahan kami menawarkan kekuatan, ketahanan, dan ketepatan terkemuka dalam industri.

Pasukan teknikal kami sedia membantu anda – sila hubungi kami dengan segera untuk mendapatkan nasihat pakar yang direka khas mengikut keperluan khusus anda.

carta perbandingan kekerasan: seramik, logam dan plastik

Graf bar di bawah memaparkan kekerasan Vickers (HV) pelbagai bahan kejuruteraan—daripada seramik yang sangat keras hingga plastik industri biasa—disusun mengikut susunan dari yang paling keras hingga yang paling lembut.

Seramik
Logam
Plastik

*Data hanya untuk rujukan.

Aplikasi Berdasarkan Kekerasan Seramik

Gunaan: pam, pemampat, pengaduk dan poros berputar
Bahan yang digunakan: Karbida silikon (SiC), Oksida aluminium (Al₂O₃), Oksida zirkonium (ZrO₂)
Alasan: Kekerasan luar biasanya memastikan ketahanan haus yang cemerlang, geseran rendah dan hayat perkhidmatan yang panjang walaupun dalam keadaan korosif atau tekanan tinggi.

Aplikasi: pam metering, sistem suntikan bahan api, kawalan cecair tekanan tinggi
Bahan yang digunakan: oksida aluminium, nitrida silikon, ZTA, karbida tungsten
Alasan: Kekerasan tinggi menahan hakisan dan keletihan mekanikal, mengekalkan penyegelan ketat dan ketepatan aliran sepanjang berjuta-juta kitaran.

Gunaan: alat mesin CNC, peralatan pemprosesan wafer, mekanisme gelangsar
Bahan yang digunakan: nitrida silikon, oksida zirkonium, oksida aluminium
Alasan: Kekerasan tinggi memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap keausan permukaan dan calar semasa pergerakan berkelajuan tinggi atau osilasi.

Gunaan: Penyemburan pasir, pam slurry, atomisasi bahan api
Bahan yang digunakan: Karbida silikon, Karbida boron
Alasan: Kekerasan luar biasa meminimumkan hakisan, terutamanya dalam persekitaran yang mengandungi media abresif seperti pasir, serbuk oksida aluminium atau slurry.

Gunaan: giroskop aerokosmik, spindel berkelajuan tinggi, alat tangan pergigian
Bahan yang digunakan: Silikon nitrida (Si₃N₄)
Alasan: Ringan tetapi sangat kaku, mengurangkan keletihan dan keausan geseran dalam aplikasi berkelajuan tinggi.

Gunaan: baju zirah badan peribadi, plat balistik, baju zirah kenderaan
Bahan yang digunakan: Karbida boron, Karbida silikon, Oksida aluminium
Alasan: Antara bahan yang paling keras yang diketahui, seramik canggih mempamerkan ketahanan hentakan yang luar biasa dan ketumpatan yang rendah.

Gunaan: Mesin tekstil dan sistem gelendong automatik
Bahan yang digunakan: Oksida aluminium, Oksida zirkonium
Alasan: Kekerasan permukaan boleh menahan alur dan takuk yang disebabkan oleh geseran berterusan daripada ulir atau wayar logam.

Permohonan: penstamping tepat, penarikan wayar, pembentukan abresif
Bahan yang digunakan: Karbida tungsten, Karbida silikon
Alasan: Kekerasan yang sangat tinggi membolehkan kawalan dimensi yang konsisten dan hayat perkhidmatan yang lebih panjang semasa operasi berulang berintensiti tinggi.

Seramik berkeerasan tinggi disyorkan

Seramik Silikon Nitrida - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik nitrida silikon

Seramik Karbida Silikon - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik karbida silikon

Seramik Alumina - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik oksida aluminium

Seramik Zirkonia - Bahan Seramik Lanjutan - Seramik Zhihao

Seramik zirkonia

Soalan Lazim (FAQ)

Karbit boron (B₄C) adalah salah satu seramik terkeras yang diketahui, dengan kekerasan Vickers melebihi 4500 HV. Ia digunakan dalam perisai dan aplikasi bahan abrasif.

Seramik mempunyai ikatan kovalen atau ionik yang kuat serta struktur kristal yang kaku, yang mengekang deformasi plastik. Ini berbeza dengan logam, yang menampilkan susunan atom yang lebih fleksibel.

Seramik keras sukar diproses menggunakan kaedah konvensional. Ia memerlukan pengamplasan berlian, pemotongan laser atau pemesinan ultrasonik, walaupun seramik boleh diproses seperti MGC adalah pengecualian dan lebih mudah diproses.

ZTA dan silikon nitrida menawarkan gabungan seimbang antara kekerasan dan ketahanan retakan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi mekanikal yang menuntut.