• ALKALMAZÁSOK 2.
SiAlON • A műszaki kerámiák (Al2O3, Si3N4, SiC, ZrO2, TiC, TiN, B4C, stb.) fémekhez képest igen kemény, kopásálló, ugyanakkor rideg, azaz dinamikus igénybevételek elviselésére csak korlátozottan alkalmas anyagok. • SiAlON-ok legvonzóbb tulajdonsága, hogy kedvező szívósági mérőszámokat és magas szilárdsági jellemzőket egyszerre mutatják
Mi is az a SiAlON • A Sialon egy finom szemcsés porózusmentes szilicium nitrid alapú kerámia, kis százalékban alumínium oxid tartalommal • SiALON kiváló keménységét, szívósságát,kis hőtágulási tulajdonságát, hősokkállóságát a szilicium nitridnek, nitridnek korrózióállóságát, és hogy magas hőmérsékleten is megörzi keménységét, az alumínium oxidnak köszönheti.
Tulajdonságai • • • • •
Kiváló hősokk állóság Kiváló korrózióállóság Nagy szilárdság (hajlítószilárdság) Nagy szívósság Keménységét magas hőmérsékletig megörzi • Kis hőtágulás
Melegszilárdság
Korrózióállóság
Korrózióállóság
Kis hőtágulás, kémiai ellenállás • Fontos a rendkívüli jó hőállóságuk, kis hőtágulásuk és a korrózióállóságuk. Termikus, kémiai, és elektromos célokra is alkalmazzák őket.
SiAlON : szilícium nitrid alumínium oxiddal • A két legjobban ismert kristály fázis a SiALON családban az alfa és a béta fázisok, melyek a szilícium nitrid alfa és béta fázisain alapulnak. A SIAlON fázisok egy részében a nitrogén atomokat alumínium és oxigén atomok helyettesítik • alfa-Si6N8: 14 atom egy cellában, kapcsolódás ABCD • beta-Si12N16: 28 atom egy cellában, kapcsolódás ABAB • Kovalens kötés
Két fázis előnyös kombinációja • alfa SiALON szövetszerkezetére jellemző, hogy jóval finomabb eloszlásúak a szemcsék, ezért kiváló keménységgel bír • beta SiALON esetében a tűkristályok okozzák szívósságot • A kiinduló anyagok kombinációjával tehát elérhető a keménység és a szívósság kombinációja a végtermékben is
Szerszám alapanyag • Magas hőmérsékletig megőrzi a keménységét és a szívósságát, ami az egyik legjobb megmunkáló szerszám alapanyaggá teszi.
SiAlON ST • Alkalmas fémek megmunkálására, jó kopásállóság, jó mechanikai ellenállóképesség 1250°C-ig.Nem lép reakcióba más fémekkel, kémiailag ellenálló, magas szívósság, keménység, és jó hősokkállóság. SiAlON BN • Alkalmas acélok megmunkálására 1500°C-ig. Ez egy kompozit anyag kombinálva a SiAlON ST jó hősokkállóságát és a Bór Nitrid sikamlósságát. Kemény, szívós, jó korrózióálló, és magas hőmérsékletig használható.
Sűrüségnövelés • Ahhoz, hogy megkapjuk a megfelelő tulajdonságokat, a kerámia sűrűsége közel kell legyen az elméleti sűrűséghez, ami feltételeket szab a színtereléssel szemben • Szinterelés adalékanyagokkal • Hot Isostatic Pressing
HIBRID ACÉL- KERÁMIA csapágyak
Kerámia csapágyak Anyagai: SiN SiC Al2O3
KÖSZÖRŰKORONGOK • A leggyakrabban használt mesterséges köszörűszemcse anyagok: • - elektrokorund • - szilicium - karbid (SiC) • - mesterséges gyémánt • - köbös bór-nitrid (CBN) • - bór-karbid (B4C)
Elektrokorund Legfontosabb tulajdonságai: • kis sűrűségű (ρ = 3,99 · 103 kg/m3) • nagy olvadáspontú (2050 oC) • közepes keménységű (2370 HV) • rugalmassági modulus 380…410 GPa • nyomószilárdság 2 GPa • nagy törési szívósságú (3…6 MPa ) • jó hővezető képességű (5…30 W/mK) • nagy melegszilárdságú • kedvező árú
Szilicium - Karbid • - Több típusa van (összetételtől függően) • - Igen stabil,savaknak ellenáll(kivéve foszforsav) • - kis sűrűségű (ρ = 3,2 · 103 kg/m3) • - nagy keménységű (3300-5000 HV) • - nagy olvadáspontú (2400 ˚C) • - rugalmassági modulus 420 GPa • - nyomószilárdság 3,5 GPa • - jó hővezető képességű (30…40 W/mK)
Mesterséges gyémánt Tulajdonságok: - kis sűrűségű (ρ = 3,5 · 103 kg/m3) - nagyon nagy keménységű (12-15000HV) - rugalmassági modulus 1000 GPa - jó hővezető képességű (20 W/mK) - vassal nagy hőmérsékleten reakcióba lép - drága
A köbös bór-nitrid (CBN) Főbb tulajdonságok: - kis sűrűségű (ρ = 3,3…3,5 · 103 kg/m3) - nagy keménységű (7000…9500 HV) - hajlító szilárdság Rm=500 MPa - rugalmassági modulus E=580-900 GPa - nyomószilárdság Rh=3500 MPa - nagy hőmérsékleten alkalmazható (1200…1400 oC) - nagysebességű forgácsoláshoz javasolt, mivel nem lép reakcióba vasalapú anyagokkal
Bór – karbid (B4C) Főbb jellemzői: - kis sűrűségű (ρ = 2,5 · 103 kg/m3) - igen nagy keménységű (3000…3500 HV) - rugalmassági modulus E=440 GPa - hajlító szilárdság Rm=480MPa - nyomószilárdság Rh=2850 MPa - nagy hőmérsékleten alkalmazható (1200…1400 oC) - kopásálló,savaknak ellenáll
Kompozitok: TiC erősítésű titán ötvözet
Altenatíva: • könnyű fémek • alumínium kompozitok • C szál erősítésű polimerek
SiC és Al2O3 erősítésű szilumin Szemcseátmérő [mm]
Sűrűség [g/cm3]
Al2O3
1,6
3,72
SiC
1,2
3,1
-
2,65
Anyag
Alumínium
Anyag
Térkitöltés [V%]
Sűrűség [g/cm3]
Al2O3 erősített
57
3,23
SiC erősített
42
2,81
