Твердость усовершенствованной керамики
Передовая керамика известна своими исключительными механическими свойствами, среди которых твердость является одной из наиболее заметных и ценных характеристик. Твердость играет важную роль в износостойкости, долговечности поверхности и стабильности размеров в высокопроизводительных приложениях в аэрокосмической, электронной, медицинской и промышленной областях. В этой статье рассматривается понятие твердости керамики, проводится сравнение с металлами и пластмассами, а также приводятся подробные данные о твердости основных керамических материалов.
Перейти к
Что такое твердость?
Твердость - это устойчивость материала к локальным пластическим деформациям, таким как вдавливание, царапание или истирание. Для керамики обычно используется тест на твердость по Виккерсу (HV). При этом испытании алмазный индентор в форме пирамиды вдавливается в поверхность материала под стандартной нагрузкой. Чем меньше вмятина, тем тверже материал. Благодаря сильным ионно-ковалентным связям и плотно упакованным кристаллическим структурам передовая керамика демонстрирует уровень твердости, значительно превышающий большинство металлов и полимеров.
Советы: Высокая твердость не означает высокую прочность. Например, карбид кремния и оксид алюминия очень твердые, но они более хрупкие, чем металлы, и легко раскалываются.
Почему твердость имеет значение для применения передовой керамики
Данные о твердости основных усовершенствованных керамических изделий
| Керамический материал | Твердость по Виккерсу (HV) | Твердость по Моосу | Примечания |
|---|---|---|---|
| Карбид кремния (SiC) | 2,500 - 3,100 | 9.5 | Отличная износостойкость |
| Глинозем (Al₂O₃) | 1,800 - 2,200 | 9 | Доступная цена и высокая прочность |
| Нитрид кремния (Si₃N₄) | 1,400 - 1,800 | 8.5 - 9 | Прочный и термостойкий |
| ZTA | 1,500 - 1,800 | - 9 | Сочетает в себе твердость и прочность |
| Цирконий (ZrO₂) | 1,200 - 1,400 | 8 - 8.5 | Высокая прочность, умеренная твердость |
| Оксид бериллия (BeO) | 1,200 - 1,400 | ~9 | Высокая теплопроводность |
| Нитрид алюминия (AlN) | 1,100 - 1,300 | ~8.5 | Теплопроводность |
| Обрабатываемая стеклокерамика | 450 - 600 | ~6 | Легко обрабатывать |
| Нитрид бора (h-BN) | 25 - 40 | 2 | Очень мягкий, смазывающий. |
*Данные приведены только для справки.
Сравнительная таблица твердости: Керамика, металлы и пластмассы
а следующей гистограмме представлены значения твердости по Виккерсу (HV) различных инженерных материалов - от сверхтвердой керамики до обычных промышленных пластмасс, расположенных в порядке от самого твердого к самому мягкому.
*Данные приведены только для справки.
