Technická keramika má vysokou mechanickou pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení, tepelnou odolnost a nízkou hustotu. Z hlediska vodivosti je to vynikající elektrický a tepelně izolační materiál.
Po tepelném šoku, což je rychlé zahřátí, které způsobí roztažení keramiky, dokáže keramika zvládnout náhlé změny teploty bez praskání, lámání nebo ztráty mechanické pevnosti.
Tepelný šok, také známý jako „tepelný kolaps“, je rozpad jakékoli pevné látky způsobený náhlou změnou teploty. Změna teploty může být negativní nebo pozitivní, ale v obou případech musí být významná.
Mechanická napětí vznikají mezi vnějškem (plášťem) a vnitřkem materiálu (jádro), protože se navenek zahřívá nebo ochlazuje rychleji než uvnitř.
Materiál je nenávratně poškozen, když teplotní rozdíl překročí určitou prahovou hodnotu. Na tuto kritickou hodnotu teploty mají vliv následující faktory:
Změna jednoho nebo více z nich může často zlepšit výkon, ale stejně jako u všech keramických aplikací je tepelný šok pouze jednou částí rovnice a na jakékoli změny je třeba myslet v kontextu všech požadavků na výkon.
Při navrhování jakéhokoli keramického výrobku je důležité zvážit celkový požadavek a často najít nejlepší proveditelný kompromis.
Tepelný šok je často primární příčinou selhání ve vysokoteplotních aplikacích. Skládá se ze tří složek: tepelné roztažnosti, tepelné vodivosti a pevnosti. Rychlé změny teploty, jak nahoru, tak dolů, způsobují teplotní rozdíly uvnitř součásti, podobné prasklinám způsobeným třením kostky ledu o horké sklo. Kvůli různé expanzi a kontrakci způsobuje pohyb praskání a selhání.
Neexistují žádná jednoduchá řešení problému tepelného šoku, ale mohou být užitečné následující návrhy:
Vyberte jakost materiálu, který má určité vlastní charakteristiky tepelného šoku, ale splňuje požadavky dané aplikace. Vynikající jsou karbidy křemíku. Produkty na bázi oxidu hlinitého jsou méně žádoucí, ale lze je zlepšit správným designem. Porézní výrobky jsou obecně lepší než nepropustné, protože snesou větší změny teplot.
Výrobky s tenkými stěnami předčí výrobky s tlustými stěnami. Také se vyhněte velkým přechodům tloušťky v celém dílu. Části s průřezem mohou být vhodnější, protože mají menší hmotnost a předem popraskanou konstrukci, která snižuje napětí.
Vyhněte se použití ostrých rohů, protože to jsou hlavní místa pro tvorbu trhlin. Vyvarujte se pnutí na keramiku. Díly mohou být navrženy tak, aby byly předepnuté, aby pomohly tento problém zmírnit. Prozkoumejte proces aplikace a zjistěte, zda je možné zajistit pozvolnější změnu teploty, například předehřátím keramiky nebo zpomalením rychlosti změny teploty.
