陶瓷设计
本指南是针对工程师和设计师希望结合先进的技术陶瓷，如氮化硅和硅，氧化铝，氧化锆或碳化硅到他们的设计。
通常，不熟悉使用陶瓷的工程师会想要直接复制原本是金属的部件，例如用陶瓷制成的部件。这通常不是最好的解决方案，并且可能不必要地增加制造成本，甚至导致组件不能按预期工作。
本指南将首先比较高级陶瓷与金属、聚合物和耐火材料的一般物理性能，以突出不同材料组之间存在的主要差异。在此之后，一系列的设计技巧将强调在设计和使用陶瓷组件时要考虑的要点。
在可能的情况下，通过遵循这些建议，先进的陶瓷部件将更容易和更便宜的制造，节省您的时间和金钱，同时仍然提供一个“适合用途”的部件。
一般材料对比
下表比较了先进陶瓷与金属、聚合物和耐火材料的一些一般物理性能。这三种材料类型通常被高级陶瓷所取代，如氮化硅、硅和氧化锆。
的值低，媒介和高不是绝对的，只表示一个一般一种材料组具有特定物理性质的倾向，因为每一组中都有如此广泛的材料。
陶瓷、金属、聚合物和耐火材料的性能比较
| 财产 | 陶瓷 | 金属 | 聚合物 | 耐火材料 |
|---|---|---|---|---|
| 抗拉强度 | 媒介 | 中/高 | 媒介 | 低 |
| ob欧宝客服 | 高 | 媒介 | 低 | 媒介 |
| 弹性模量 | 高 | 媒介 | 低 | 媒介 |
| 抗压强度 | 高 | 媒介 | 低 | 媒介 |
| 韧性 | 低 | 高 | 媒介 | 低 |
| 延性 | 低 | 高 | 高 | 低 |
| 硬度 | 高 | 媒介 | 低 | 媒介 |
| 密度 | 低/中 | 中/高 | 低 | 低/中 |
| 耐磨性 | 高 | 媒介 | 低 | 媒介 |
| 热导率 | 媒介 | 高 | 低 | 媒介 |
| 热膨胀系数 | 低 | 低/中 | 高 | 低 |
| 耐热震性 | 低/中 | 高 | 高 | 低/中 |
| 耐蚀性 | 高 | 低/中 | 低/中 | 中/高 |
从这张表中需要注意的重点是，先进的陶瓷虽然坚固而坚硬，但却很脆，缺乏韧性，特别是与金属相比。它们在拉应力下性能相对较差，但在压应力下性能优异。
由于其完全缺乏延展性，陶瓷在达到微观结构非均匀性区域的临界拉伸应力时突然和灾难性地失效。例如，高应力可能发生在锋利的边缘、角落和孔的区域。
另一方面，先进的陶瓷可以承受非常高的压缩载荷。这具有封闭微观组织中的关键缺陷的效果。在设计中应该尽可能地利用这个属性。
记住这些要点，在可能的情况下应该遵循以下设计技巧。除了给组件一个更好的机会，给予所需的性能，以下提示也将节省时间和金钱在制造过程中。
设计技巧
- 公差尺寸尽可能宽松．例如，如果一个部件的公差为±1-3%，则该部件通常可以“烧结”生产。这样就消除了对部件进行钻石研磨的需要，这是制造过程中最昂贵的阶段之一。
- 极限构件厚度．陶瓷的强度受其最大缺陷的大小的限制。构件越厚，出现大缺陷的可能性就越大。还要记住，高级陶瓷，比如Syalons和Zircalon，比耐火材料强得多，所以在陶瓷要取代厚耐火材料的情况下，更薄的陶瓷部分仍然会做得很好。
- 避免造成应力集中的特征，如尖锐的边缘和角落，截面积的突然变化和小的接触点．锐利的棱角应通过倒角、半径或凹痕来缓解。如果可能的话，使用锥形逐渐改变横截面积。提供大的接触面积来分散负载。
- 让组件的形式尽可能的简单．记住，陶瓷组件是通过首先形成低密度的“绿色”致密体来制造的，然后将其烧结到全密度。这导致收缩高达30%，这对于复杂的形状使严格的尺寸控制变得困难。(参见上文第1点)。在某些情况下，为了简化陶瓷部件，改变设计的非陶瓷部分的形式可能是有利的。或者，考虑使用模块化设计，将组件分成几个更小、更简单的部分。
- 保持截面或壁厚尽可能均匀．构件厚度的大变化是应力集中的另一个原因。例如，当孔位于偏离中心时可能会出现这种情况。此外，较薄的部分比较厚的部分致密化得更快，因此当较厚的部分仍在致密化时，可能会发生翘曲或晶粒生长。晶粒生长会导致强度降低，应尽可能避免。
- 避免不必要的钻石研磨．研磨会引起非常高的应力集中，如前所述，会导致缺陷。然而，通过优化研磨参数或抛光或研磨，这个问题可以最小化。
- 考虑结合连接技术的模块化设计，如收缩配件，使用粘合剂或螺纹．收缩装配效果很好，例如，在钢壳中组装一个Syalon模具。冷却时钢的较大热收缩，使Syalon处于压缩状态，如上所述，这是陶瓷的首选环境。具有高达1600°C优异性能的粘合剂也是连接陶瓷的一种选择，例如Syalons和Zircalon．例如，这些陶瓷也可以通过使用螺纹(内部和外部)来机械紧固。
希望这些设计技巧能够在您尝试将高级技术陶瓷(如氮化硅基陶瓷)结合到您的设计中时为您提供一些参考。您需要更多的信息吗联系我们的技术或工程人员之一或看到我们的材料有关我们生产的精细陶瓷的更多信息。