工業用セラミックスは、高い機械的強度、硬度、耐摩耗性、耐熱性、および低密度を備えています。導電率の点では、優れた電気および断熱材です。
セラミックを膨張させる急速な加熱である熱衝撃の後、セラミックは、亀裂、破損、または機械的強度を失うことなく、急激な温度変化に対処できます。

「熱崩壊」とも呼ばれる熱衝撃は、急激な温度変化によって引き起こされる固体物質の崩壊です。温度変化は負の場合もあれば正の場合もありますが、どちらの場合も有意である必要があります。
材料の外側 (シェル) と内側 (コア) の間で機械的応力が発生します。これは、内側よりも外側が速く加熱または冷却されるためです。
温度差が特定のしきい値を超えると、材料は修復不可能な損傷を受けます。次の要因は、この重要な温度値に影響を与えます。

• 線熱膨張係数

• 熱伝導率

• ポアソン比

• 弾性率

これらの 1 つまたは複数を変更すると、多くの場合、パフォーマンスが向上しますが、すべてのセラミック アプリケーションと同様に、熱衝撃は方程式の一部にすぎず、すべてのパフォーマンス要件のコンテキストで変更を考慮する必要があります。

セラミック製品を設計するときは、全体的な要件を考慮し、実行可能な最良の妥協点を頻繁に見つけることが重要です。

熱衝撃は、高温用途での故障の主な原因であることがよくあります。熱膨張、熱伝導率、強度の3つの要素で構成されています。上下両方の急激な温度変化は、部品内に温度差を引き起こします。これは、熱いガラスに角氷をこすりつけることによってひび割れが生じるのと同様です。伸縮にばらつきがあるため、動かすと割れたり故障したりします。

熱衝撃の問題に対する簡単な解決策はありませんが、次の提案が役立つ場合があります。

• いくつかの固有の熱衝撃特性を持ちながら、用途の要件を満たす材料グレードを選択してください。炭化ケイ素は優れています。アルミナベースの製品はあまり望ましくありませんが、適切な設計で改善できます。多孔質製品は、より大きな温度変化に耐えることができるため、一般に不浸透性製品よりも優れています。

• 薄肉の製品は、厚肉の製品よりも優れています。また、成形品全体で大きな肉厚変化を避けてください。断面部品は、質量が少なく、応力を軽減する事前に亀裂が入った設計であるため、好ましい場合があります。

• これらは亀裂が形成される主要な場所であるため、鋭い角の使用は避けてください。セラミックに張力をかけないようにしてください。この問題を軽減するために、部品にプレストレスを加えるように設計することができます。塗布プロセスを調べて、セラミックを予熱するか、温度変化の速度を遅くするなど、より緩やかな温度変化を提供できるかどうかを確認します。