Dureté des céramiques avancées
Les céramiques avancées sont connues pour leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, la dureté étant l'une de leurs caractéristiques les plus remarquables et les plus précieuses. La dureté joue un rôle essentiel dans la résistance à l'usure, la durabilité des surfaces et la stabilité dimensionnelle dans les applications de haute performance dans les domaines de l'aérospatiale, de l'électronique, de la médecine et de l'industrie. Cet article explore le concept de dureté des céramiques, le compare aux métaux et aux plastiques et fournit des données détaillées sur la dureté des principaux matériaux céramiques.
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Qu'est-ce que la dureté ?
La dureté est la résistance d'un matériau à une déformation plastique localisée telle que l'indentation, la rayure ou l'abrasion. Pour les céramiques, l'essai de dureté Vickers (HV) est couramment utilisé. Dans cet essai, un pénétrateur pyramidal en diamant est enfoncé dans la surface du matériau sous une charge standard. Plus l'empreinte est petite, plus le matériau est dur. En raison de leur forte liaison ionique/covalente et de leurs structures cristallines très serrées, les céramiques avancées présentent des niveaux de dureté qui dépassent de loin ceux de la plupart des métaux et des polymères.
Conseils : Une grande dureté ne signifie pas une grande ténacité. Par exemple, le carbure de silicium et l'oxyde d'aluminium sont très durs, mais ils sont plus fragiles que les métaux et se fissurent facilement.
L'importance de la dureté dans les applications céramiques avancées
Données de dureté des principales céramiques de pointe
| Matériau céramique | Dureté Vickers (HV) | Dureté Mohs | Notes |
|---|---|---|---|
| Carbure de silicium (SiC) | 2,500 - 3,100 | 9.5 | Excellente résistance à l'usure |
| Alumine (Al₂O₃) | 1,800 - 2,200 | 9 | Abordable et très durable |
| Nitrure de silicium (Si₃N₄) | 1,400 - 1,800 | 8.5 - 9 | Résistant et thermiquement stable |
| ZTA | 1,500 - 1,800 | - 9 | Combine dureté et résistance |
| Zircone (ZrO₂) | 1,200 - 1,400 | 8 - 8.5 | Ténacité élevée, dureté modérée |
| Oxyde de béryllium (BeO) | 1,200 - 1,400 | ~9 | Conductivité thermique élevée |
| Nitrure d'aluminium (AlN) | 1,100 - 1,300 | ~8.5 | Conducteur thermique |
| Verre usinable Céramique | 450 - 600 | ~6 | Facile à usiner |
| Nitrure de bore (h-BN) | 25 - 40 | 2 | Très doux, comportement lubrifiant |
*Les données sont fournies à titre indicatif.
Tableau de comparaison de la dureté : Céramiques, métaux et plastiques
e diagramme à barres suivant présente la dureté Vickers (HV) de divers matériaux techniques - des céramiques super-dures aux plastiques industriels courants, classés du plus dur au plus mou.
*Les données sont fournies à titre indicatif.
