Техническая керамика обладает высокой механической прочностью, твердостью, износостойкостью, жаростойкостью, малой плотностью. С точки зрения проводимости это отличный электро- и теплоизоляционный материал.
После теплового удара, который представляет собой быстрый нагрев, вызывающий расширение керамики, керамика может выдерживать внезапные перепады температуры, не растрескиваясь, не ломаясь и не теряя своей механической прочности.
Термический удар, также известный как «термический коллапс», представляет собой распад любого твердого вещества, вызванный внезапным изменением температуры. Изменение температуры может быть отрицательным или положительным, но в любом случае оно должно быть значительным.
Механические напряжения образуются между внешней частью материала (оболочкой) и внутренней частью (сердцевиной), поскольку он нагревается или охлаждается быстрее снаружи, чем внутри.
Материал непоправимо повреждается, когда разница температур превышает определенный порог. На это критическое значение температуры влияют следующие факторы:
Изменение одного или нескольких из них часто может улучшить производительность, но, как и во всех случаях применения керамики, термический удар является лишь частью уравнения, и любые изменения следует рассматривать в контексте всех требований к производительности.
При разработке любого керамического изделия очень важно учитывать общие требования и часто находить наилучший рабочий компромисс.
Термический удар часто является основной причиной отказа в высокотемпературных приложениях. Он состоит из трех компонентов: теплового расширения, теплопроводности и прочности. Быстрые изменения температуры, как вверх, так и вниз, вызывают перепады температур внутри детали, подобно трещине, возникающей при трении кубика льда о горячее стекло. Из-за различного расширения и сжатия движение вызывает растрескивание и разрушение.
Не существует простых решений проблемы теплового удара, но могут быть полезны следующие предложения:
Выберите марку материала, которая имеет некоторые присущие характеристики теплового удара, но соответствует требованиям применения. Карбиды кремния являются выдающимися. Продукты на основе оксида алюминия менее желательны, но их можно улучшить с помощью надлежащего дизайна. Пористые продукты, как правило, лучше, чем непроницаемые, потому что они могут выдерживать большие изменения температуры.
Изделия с тонкими стенками превосходят изделия с толстыми стенками. Кроме того, избегайте переходов большой толщины по всей детали. Секционные детали могут быть предпочтительнее, потому что они имеют меньшую массу и имеют предварительно растрескавшуюся конструкцию, которая снижает напряжение.
Старайтесь не использовать острые углы, так как это лучшие места для образования трещин. Избегайте натяжения керамики. Детали могут быть спроектированы так, чтобы они были предварительно напряжены, чтобы решить эту проблему. Изучите процесс нанесения, чтобы увидеть, можно ли обеспечить более плавное изменение температуры, например, путем предварительного нагрева керамики или замедления скорости изменения температуры.
