使用陶瓷设计

该指南针对希望将高级技术陶瓷(例如硝酸盐和Sialons,Alumina,氧化氧化氧化氧基或碳化硅)纳入其设计的工程师和设计师。

通常,不熟悉使用陶瓷的工程师会希望直接复制最初是金属的组件,例如用陶瓷制造。通常,这不是最好的解决方案,并且可以不必要地增加制造成本,甚至导致组件无法根据需要工作。

本指南将首先将高级陶瓷的一般物理特性与金属,聚合物和折射率进行比较,以突出不同材料组之间存在的主要差异。此后,一系列设计技巧将强调设计和使用陶瓷组件时要考虑的主要要点。

通过在可能的情况下遵循这些建议,先进的陶瓷部分将更容易,更便宜,可以节省您的时间和金钱,同时仍然提供“适合目的”的部分。


一般材料比较

下表比较了高级陶瓷与金属,聚合物和折射率的一些一般物理特性。这三种材料类型通常被晚期陶瓷取代,例如氮化硅,锡龙和氧化锆。

低的,,,,中等的高的不是绝对的,只表示一般的对于特定物理特性的材料群体的趋势,因为每个组中都有如此广泛的材料。

比较陶瓷,金属,聚合物和折射率的性能

财产 陶瓷制品 金属 聚合物 耐火
抗拉强度 中等的 中等偏上 中等的 低的
ob欧宝客服 高的 中等的 低的 中等的
弹性模量 高的 中等的 低的 中等的
抗压强度 高的 中等的 低的 中等的
韧性 低的 高的 中等的 低的
延性 低的 高的 高的 低的
硬度 高的 中等的 低的 中等的
密度 低/媒介 中等偏上 低的 低/媒介
耐磨性 高的 中等的 低的 中等的
导热系数 中等的 高的 低的 中等的
热膨胀系数 低的 低/媒介 高的 低的
热休克阻力 低/媒介 高的 高的 低/媒介
耐腐蚀性能 高的 低/媒介 低/媒介 中等偏上

从这张表中要注意的要点是,高级陶瓷虽然坚固而坚硬,但却是脆弱的,并且缺乏韧性,尤其是与金属相比。在拉伸应力下,它们相对较差,尽管在压缩应力下出色。

由于它们完全缺乏延展性,陶瓷突然失败并灾难性地达到微观结构不均匀性区域的临界拉伸应力。例如,在锋利的边缘,拐角和孔的区域中可能发生高应力。

另一方面,高级陶瓷可以承受很高的压缩负荷。这具有结束微观结构中的关键缺陷的效果。该属性应尽可能在设计中使用。

考虑到这些要点,应尽可能遵循以下设计技巧。除了给组件提供更好的性能的机会外,遵循这些提示还可以节省制造过程中的时间和金钱。


设计技巧

  1. 尽可能松散的耐受尺寸。例如,如果可以在±1-3%的±1-3%耐受组件,则通常可以在“ s-Sinter”中产生该零件。然后,这消除了钻石磨碎组件的需求,这是制造中最昂贵的阶段之一。
  2. 限制组件厚度。陶瓷的强度受其最大缺陷大小的限制。组件的厚度越大,它们的概率越大。另外,请记住,高级陶瓷,例如Syalons锆石,比折磨要强得多,因此,在陶瓷要替换浓稠的耐火材料的情况下,更薄的陶瓷零件仍然可以做得很好。
  3. 避免引起应力浓度的特征,例如锋利的边缘和角落,横截面区域的突然变化和较小的接触点。斜角,半径或底切锋利的边缘和角落应缓解。如果可能的话,使用龙头逐渐改变横截面区域。提供大型接触区域以扩大负载。
  4. 保持组件表格尽可能简单。请记住,陶瓷组件是通过首先形成低密度“绿色”契约来制造的,后来将其烧结至全密度。这会导致收缩高达30%,这对于复杂的形状而言,严格的尺寸控制困难。(另请参见上面的第1点)。在某些情况下,改变设计的非陶瓷部分的形式可能是有利的,以简化陶瓷成分。另外,请考虑使用将组件分成几个较小,更简单的零件的模块化设计。
  5. 保持截面或壁厚尽可能均匀。组分厚度的大变化是应力浓度的另一个原因。例如,当孔位于中心外时,可能是这种情况。同样,薄截面比厚的截面更快地致密,因此在较厚的截面仍保持致密时,可能会发生经过的经经或谷物生长。谷物的生长会导致强度降低,并应在可能的情况下。
  6. 避免不必要的钻石研磨。磨削可能导致很高的应力浓度,如上所述,可能会导致缺陷。但是,通过优化研磨参数或通过抛光或打击,可以最大程度地减少此问题。
  7. 考虑使用粘合剂或螺纹的模块化设计,该设计结合了连接技术,例如收缩拟合。例如,收缩配件效果很好,例如,在钢盒中组装赛al污染。钢在冷却下的热收缩更大,将Syalon置于压缩方面,如上所述,这是陶瓷的首选环境。粘合剂,具有高达1600°C的优质特性也是连接陶瓷的一种选择,例如Syalons锆石。例如,这些陶瓷也可以通过使用螺纹(例如内部和外部)机械地固定。

希望这些设计技巧将在尝试合并高级技术陶瓷(例如基于氮化硅的Sialons)时,为您提供一些要考虑的要点。如果您需要更多信息,请接触我们的技术或工程人员之一,或者看到我们的材料部分有关我们制造的精美陶瓷的更多信息。