Teknisellä keramiikalla on korkea mekaaninen lujuus, kovuus, kulutuskestävyys, lämmönkestävyys ja alhainen tiheys. Johtavuuden suhteen se on erinomainen sähkö- ja lämmöneristysmateriaali.
Lämpöiskun jälkeen, joka on nopea kuumennus, joka saa keraamisen laajenemaan, keramiikka kestää äkillisiä lämpötilan muutoksia halkeilematta, rikkoutumatta tai menettämättä mekaanista lujuuttaan.
Lämpöshokki, joka tunnetaan myös nimellä "terminen romahdus", on minkä tahansa kiinteän aineen hajoaminen, jonka aiheuttaa äkillinen lämpötilan muutos. Lämpötilan muutos voi olla negatiivinen tai positiivinen, mutta sen on oltava merkittävä kummassakin tapauksessa.
Mekaaniset jännitykset muodostuvat materiaalin ulkopinnan (kuori) ja sisäpuolen (ytimen) välille, koska se lämpenee tai jäähtyy nopeammin ulkopuolelta kuin sisältä.
Materiaali vaurioituu korjaamattomasti, kun lämpötilaero ylittää tietyn kynnyksen. Seuraavat tekijät vaikuttavat tähän kriittiseen lämpötila-arvoon:
Yhden tai useamman näistä muuttaminen voi usein parantaa suorituskykyä, mutta kuten kaikissa keraamisissa sovelluksissa, lämpöshokki on vain yksi osa yhtälöä, ja kaikkia muutoksia on harkittava kaikkien suorituskykyvaatimusten yhteydessä.
Mitä tahansa keraamista tuotetta suunniteltaessa on tärkeää ottaa huomioon yleinen vaatimus ja löytää usein paras toimiva kompromissi.
Lämpöshokki on usein pääasiallinen vikojen syy korkean lämpötilan sovelluksissa. Se koostuu kolmesta osasta: lämpölaajenemisesta, lämmönjohtavuudesta ja lujuudesta. Nopeat lämpötilan muutokset, sekä ylös että alas, aiheuttavat osan sisällä lämpötilaeroja, jotka ovat samanlaisia kuin halkeamia, jotka aiheutuvat jääpalan hankaamisesta kuumaa lasia vasten. Vaihtelevan laajenemisen ja supistumisen vuoksi liike aiheuttaa halkeamia ja epäonnistumisia.
Lämpösokkiongelmaan ei ole yksinkertaisia ratkaisuja, mutta seuraavat ehdotukset voivat olla hyödyllisiä:
Valitse materiaalilaatu, jolla on tiettyjä lämpöshokkiominaisuuksia, mutta joka täyttää sovelluksen vaatimukset. Piikarbidit ovat erinomaisia. Alumiinioksidipohjaiset tuotteet ovat vähemmän toivottavia, mutta niitä voidaan parantaa asianmukaisella suunnittelulla. Huokoiset tuotteet ovat yleensä parempia kuin läpäisemättömät, koska ne kestävät suurempia lämpötilan muutoksia.
Ohuiseinäiset tuotteet ovat tehokkaampia kuin paksuseinäiset tuotteet. Vältä myös suuria paksuusmuutoksia koko kappaleessa. Poikkileikkausosat voivat olla parempia, koska niillä on vähemmän massaa ja esisäröillä oleva rakenne, joka vähentää jännitystä.
Vältä terävien kulmien käyttöä, koska ne ovat parhaita paikkoja halkeamien muodostumiselle. Vältä kiristämästä keramiikkaa. Osat voidaan suunnitella esijännitettäviksi tämän ongelman lievittämiseksi. Tutki levitysprosessia nähdäksesi, onko mahdollista saada aikaan asteittainen lämpötilan muutos, esimerkiksi esilämmittämällä keraamia tai hidastamalla lämpötilan muutosnopeutta.
