Cermetale - W literaturze zachodniej nazwa cermet (w polskim słownictwie technicznym – cermetal) pochodzi od pierwszych liter słow: CERamika i METal.
Tak więc komponenty ceramiczne i metal wiążący są głownymi składnikami tych materiałow.
Cermetale swymi początkami sięgają I poł. XXw. To w 1931r wyprodukowano pierwsze cermetale pod nazwą Titanic S.
Klasyfikacja cermetali
Cermetale mogą być klasyfikowane ze względu naudział głownych składnikow na:
● węgliki
● węglikoazotki
● azotki
● tlenki
● borki
● rożne związki zawierające węgiel
Wytwarzanie cermetali
Cermetale wytwarzane są metodą metalurgi proszkow. Formowane są najczęściej poprzez prasowanie jednoosiowe. Spiekanie w zależności od składu chemicznego przebiega przeważnie w temp. 1670-1820 K w piecu prożniowym pod ciśnieniem zewnętrznym (HIP), w celu zmniejszenia porowatości.
Właściwości mechaniczne i fizyczne cermetali
● mała gęstość (najczęściej 6-7,7 g/cm3)
● duża twardość i odporność na zużycie
● wystarczająca duża odporność na pękanie
● duża wytrzymałość na zginanie = duża ciągliwość
● duża stabilność krawędzi skrawających
Cermetale pokryte twardymi warstwami
Cermetale podobnie jak węgliki spiekane, są w ostatnich latach pokrywane twardymi warstwami, przy czym najczęściej stosowane są pokrycia wielowarstwowe typu TiN-Al203-TiN, nakładane techniką PVD lub metodą PACVD.
Ceramika narzędziowa – to materiał inżynierski wytwarzany z takich surowcow jak:
● jednofazowy tlenek aluminium - Al2O3
● azotek krzemu - Si3N4
● wielofazowe mieszaniny tych faz z twardymi tlenkami, azotkami i/lub węglikami
Ogolne właściwości narzędziowych materiałow ceramicznych
Zalety:
● mała przewodność elektryczna i
cieplna
● mała gęstość
● duża wytrzymałość w wysokich
temperaturach
● duża wartość wspołczynnika
sprężystości wzdłużnej
Wady:
● duża kruchość
● mała odporność na pękania
Podział ceramiki narzędziowej
Do ceramiki narzędziowej należą następujące grupy materiałów:
● Ceramika tlenkowa – oparta na tlenku aluminium (tzw. ceramika biała)
● Ceramika mieszana – tlenkowo-węglikowa (tzw.ceramika czarna)
● Ceramika umocniona whiskerami
● Ceramika azotkowa (tzw. ceramika szara)
● SiAlON
Tlenkowe materiały ceramiczne – czysta ceramika tlenkowa Al203 tzw. ceramika
biała
To najbardziej znana i najstarsza grupa ceramiki narzędziowej. Podstawowym składnikiem jest tlenek aluminium Al2O3, odznaczający się dużą twardością i odpornością naściskanie.
Ceramika ta charakteryzuje się:
● dużą odpornością na zużycie ścierne
● dużą twardością (ok. 2100 HV)
● dużą odpornością na zużycie chemiczne
Ceramika mieszana, tlenkowo-węglikowa tzw. ceramika czarna
Otrzymywana jest poprzez udział w strukturze ceramiki Al203 dodatkow TiC
oraz/lub TiN. Ma ona kolor czarny, uzyskany dzięki węglikowi tytanu.
Własności:
● zwiększona ciągliwość za sprawą węglikow tytanu
● wzrost odporności na zużycie ścierne i erozyjne
Ceramika tlenkowa umocniona whiskerami SiC
Powstaje przez zastosowanie dodatku bardzo wytrzymałych whiskerow SiC do ceramiki Al2O3
najczęściej z domieszką ZrO2. Wytwarzanie tej ceramiki oparte jest na zmodyfikowanej technologii metalurgii proszkow. Przy czym optymalna zawartość whiskerow wynosi
ok. 20% wagowych.
Właściwości ceramika tlenkowej umocnionej whiskerami SiC
● duża twardość
● wytrzymałość na zginanie
● odporność na pękanie
Ceramika azotkowa Si3N4 – tzw. ceramika szara
Czysty azotek krzemu Si3N4 wykazuje w wielu rodzajach zastosowań, prawie idealne właściwości. Silnie kowalencyjne wiązanie zapewnia mu między innymi:
● duża wytrzymałość
● duża twardość i odporność na utlenianie
● dobra przewodność cieplna
SiAlON β
Jest to klasa materiałow zaliczanych do ceramiki stopowe
Nazwa tego materiału pochodzi od pierwszych liter symboli pierwiastkow wchodzących w
jego skład (Silicon-Aluminium-Oxy-Nitid).
W rezultacie SiAlON łączy w sobie zalety ceramiki azotkowej itlenkowej:
● duża odporność na utlenianie
● odporność na pełzanie do 1670 K