Teknisk keramikk har høy mekanisk styrke, hardhet, slitestyrke, varmebestandighet og lav tetthet. Når det gjelder ledningsevne, er det et utmerket elektrisk og termisk isolasjonsmateriale.
Etter et termisk sjokk, som er rask oppvarming som får keramikken til å utvide seg, kan keramikken håndtere plutselige temperaturendringer uten å sprekke, gå i stykker eller miste sin mekaniske styrke.
Termisk sjokk, også kjent som "termisk kollaps," er oppløsningen av ethvert fast stoff forårsaket av en plutselig temperaturendring. Temperaturendringen kan være negativ eller positiv, men den må være signifikant i begge tilfeller.
Mekaniske spenninger dannes mellom et materiales ytre (skall) og indre (kjerne) ettersom det varmes opp eller avkjøles raskere på utsiden enn på innsiden.
Materialet blir uopprettelig skadet når temperaturforskjellen overstiger en viss terskel. Følgende faktorer har innvirkning på denne kritiske temperaturverdien:
Å endre en eller flere av disse kan ofte forbedre ytelsen, men som med alle keramiske applikasjoner er termisk sjokk bare en del av ligningen, og eventuelle endringer må tenkes i sammenheng med alle ytelseskrav.
Når du designer ethvert keramisk produkt, er det avgjørende å vurdere det overordnede kravet og ofte finne det beste gjennomførbare kompromisset.
Termisk sjokk er ofte den primære årsaken til feil ved høytemperaturapplikasjoner. Den består av tre komponenter: termisk ekspansjon, termisk ledningsevne og styrke. Raske temperaturendringer, både opp og ned, forårsaker temperaturforskjeller i delen, lik en sprekk forårsaket av å gni en isbit mot et varmt glass. På grunn av varierende ekspansjon og sammentrekning, forårsaker bevegelse sprekker og svikt.
Det er ingen enkle løsninger på problemet med termisk sjokk, men følgende forslag kan være nyttige:
Velg en materialkvalitet som har noen iboende termiske sjokkegenskaper, men som oppfyller kravene til applikasjonen. Silisiumkarbider er enestående. Alumina-baserte produkter er mindre ønskelige, men de kan forbedres med riktig design. Porøse produkter er generelt bedre enn ugjennomtrengelige fordi de tåler større temperaturendringer.
Produkter med tynne vegger utkonkurrerer produkter med tykke vegger. Unngå også store tykkelsesoverganger gjennom hele delen. Seksjonsdeler kan være å foretrekke fordi de har mindre masse og en pre-sprukket design som reduserer stress.
Unngå å bruke skarpe hjørner, da disse er førsteklasses steder for sprekker. Unngå å legge spenning på keramikken. Deler kan utformes for å være forhåndsspent for å bidra til å lindre dette problemet. Undersøk påføringsprosessen for å se om det er mulig å gi en mer gradvis temperaturendring, for eksempel ved å forvarme keramikken eller redusere hastigheten på temperaturendringer.
