Les céramiques techniques ont une résistance mécanique, une dureté, une résistance à l'usure, une résistance à la chaleur et une faible densité élevées. En termes de conductivité, c'est un excellent matériau isolant électrique et thermique.
Après un choc thermique, c'est-à-dire un échauffement rapide qui provoque l'expansion de la céramique, la céramique peut supporter des changements brusques de température sans se fissurer, se casser ou perdre sa résistance mécanique.
Le choc thermique, également appelé « effondrement thermique », est la désintégration de toute substance solide causée par un changement soudain de température. Le changement de température peut être négatif ou positif, mais il doit être significatif dans les deux cas.
Des contraintes mécaniques se forment entre l'extérieur (enveloppe) et l'intérieur (noyau) d'un matériau lorsqu'il chauffe ou refroidit plus rapidement à l'extérieur qu'à l'intérieur.
Le matériau est irrémédiablement endommagé lorsque la différence de température dépasse un certain seuil. Les facteurs suivants ont un impact sur cette valeur de température critique :
Changer un ou plusieurs d'entre eux peut souvent améliorer les performances, mais comme pour toutes les applications céramiques, le choc thermique n'est qu'une partie de l'équation, et tout changement doit être pensé dans le contexte de toutes les exigences de performance.
Lors de la conception de tout produit céramique, il est essentiel de tenir compte de l'exigence globale et de trouver fréquemment le meilleur compromis réalisable.
Le choc thermique est souvent la principale cause de défaillance dans les applications à haute température. Il est composé de trois composants : la dilatation thermique, la conductivité thermique et la résistance. Les changements rapides de température, à la fois vers le haut et vers le bas, provoquent des écarts de température à l'intérieur de la pièce, similaires à une fissure causée par le frottement d'un glaçon contre un verre chaud. En raison de l'expansion et de la contraction variables, le mouvement provoque des fissures et des défaillances.
Il n'y a pas de solutions simples au problème du choc thermique, mais les suggestions suivantes peuvent être utiles :
Sélectionnez une qualité de matériau qui présente des caractéristiques de choc thermique inhérentes mais qui répond aux exigences de l'application. Les carbures de silicium sont exceptionnels. Les produits à base d'alumine sont moins souhaitables, mais ils peuvent être améliorés avec une conception appropriée. Les produits poreux sont généralement meilleurs que les produits imperméables car ils peuvent résister à des changements de température plus importants.
Les produits à parois minces sont plus performants que ceux à parois épaisses. Évitez également les grandes transitions d'épaisseur dans toute la pièce. Les pièces sectionnelles peuvent être préférables car elles ont moins de masse et une conception préfissurée qui réduit les contraintes.
Évitez d'utiliser des angles vifs, car ce sont des emplacements privilégiés pour la formation de fissures. Evitez de mettre la céramique en tension. Les pièces peuvent être conçues pour être précontraintes afin d'atténuer ce problème. Examinez le processus d'application pour voir s'il est possible de fournir un changement de température plus progressif, par exemple en préchauffant la céramique ou en ralentissant le taux de changement de température.
