A műszaki kerámiák nagy mechanikai szilárdsággal, keménységgel, kopásállósággal, hőállósággal és alacsony sűrűséggel rendelkeznek. Vezetőképességét tekintve kiváló elektromos és hőszigetelő anyag.
A hősokk után, amely a kerámia tágulását okozó gyors felmelegedés, a kerámia képes kezelni a hirtelen hőmérséklet-változásokat anélkül, hogy megrepedne, eltörne vagy elveszítené mechanikai szilárdságát.
A hősokk, más néven "termikus összeomlás" bármely szilárd anyag szétesése, amelyet hirtelen hőmérséklet-változás okoz. A hőmérsékletváltozás lehet negatív vagy pozitív, de mindkét esetben szignifikánsnak kell lennie.
Mechanikai feszültségek keletkeznek az anyag külseje (héj) és belseje (mag) között, mivel az anyag kívülről gyorsabban melegszik vagy hűl, mint belül.
Az anyag helyrehozhatatlanul megsérül, ha a hőmérséklet-különbség meghalad egy bizonyos küszöböt. A következő tényezők befolyásolják ezt a kritikus hőmérsékleti értéket:
Ezek közül egy vagy több megváltoztatása gyakran javíthatja a teljesítményt, de mint minden kerámia alkalmazásnál, a hősokk csak egy része az egyenletnek, és minden változtatást az összes teljesítménykövetelmény összefüggésében kell gondolni.
Bármilyen kerámiatermék tervezésekor kritikus fontosságú az általános követelmény figyelembe vétele, és gyakran megtalálni a legjobb kivitelezhető kompromisszumot.
A magas hőmérsékletű alkalmazásoknál gyakran a hősokk okozza a meghibásodást. Három összetevőből áll: hőtágulásból, hővezető képességből és szilárdságból. A gyors hőmérséklet-változások, felfelé és lefelé egyaránt, hőmérséklet-különbségeket okoznak az alkatrészen belül, hasonlóan a jégkocka forró üveghez való dörzsölése által okozott repedésekhez. A változó tágulás és összehúzódás miatt a mozgás repedést és meghibásodást okoz.
A hősokk problémájára nincs egyszerű megoldás, de a következő javaslatok hasznosak lehetnek:
Válasszon olyan anyagminőséget, amely rendelkezik bizonyos hősokk jellemzőkkel, de megfelel az alkalmazás követelményeinek. A szilícium-karbidok kiválóak. Az alumínium-oxid alapú termékek kevésbé kívánatosak, de megfelelő tervezéssel javíthatók. A porózus termékek általában jobbak, mint az át nem eresztők, mert ellenállnak a nagyobb hőmérsékletváltozásoknak.
A vékony falú termékek jobban teljesítenek, mint a vastag falúak. Kerülje el a nagy vastagságú átmeneteket is az alkatrészen. A szekcionált részek előnyösebbek lehetnek, mert kisebb a tömegük, és előrepedt kialakításuk csökkenti a feszültséget.
Kerülje az éles sarkok használatát, mivel ezek kiváló helyek a repedések kialakulásához. Ne feszítse meg a kerámiát. Az alkatrészek úgy tervezhetők, hogy előfeszített állapotban legyenek, hogy segítsenek enyhíteni ezt a problémát. Vizsgálja meg az alkalmazási folyamatot, hogy megtudja, lehetséges-e fokozatosabb hőmérséklet-változást biztosítani, például a kerámia előmelegítésével vagy a hőmérséklet-változás sebességének lassításával.
