Tehnična keramika ima visoko mehansko trdnost, trdoto, odpornost proti obrabi, toplotno odpornost in nizko gostoto. Kar zadeva prevodnost, je odličen električni in toplotni izolator.
Po termičnem šoku, ki je hitro segrevanje, ki povzroči razširitev keramike, lahko keramika prenese nenadne temperaturne spremembe, ne da bi počila, se zlomila ali izgubila svojo mehansko trdnost.
Toplotni šok, znan tudi kot "toplotni kolaps", je razpad katere koli trdne snovi, ki ga povzroči nenadna sprememba temperature. Sprememba temperature je lahko negativna ali pozitivna, vendar mora biti v obeh primerih znatna.
Mehanske napetosti nastanejo med zunanjostjo (lupino) in notranjostjo (jedro) materiala, ko se zunaj segreva ali ohlaja hitreje kot znotraj.
Material je nepopravljivo poškodovan, ko temperaturna razlika preseže določeno mejo. Na to kritično vrednost temperature vplivajo naslednji dejavniki:
Spreminjanje ene ali več od teh lahko pogosto izboljša učinkovitost, vendar je kot pri vseh keramičnih aplikacijah toplotni šok le en del enačbe in o vseh spremembah je treba razmišljati v kontekstu vseh zahtev glede učinkovitosti.
Pri načrtovanju katerega koli keramičnega izdelka je ključnega pomena upoštevati splošne zahteve in pogosto najti najboljši izvedljiv kompromis.
Toplotni šok je pogosto glavni vzrok okvare pri visokotemperaturnih aplikacijah. Sestavljen je iz treh komponent: toplotne ekspanzije, toplotne prevodnosti in trdnosti. Hitre spremembe temperature, tako navzgor kot navzdol, povzročijo temperaturne razlike znotraj dela, podobne razpoki, ki jo povzroči drgnjenje kocke ledu ob vroč kozarec. Zaradi različnega širjenja in krčenja gibanje povzroči pokanje in odpoved.
Preprostih rešitev za problem toplotnega šoka ni, vendar so lahko koristni naslednji predlogi:
Izberite razred materiala, ki ima nekatere inherentne lastnosti toplotnega šoka, vendar izpolnjuje zahteve uporabe. Silicijevi karbidi so izjemni. Izdelki na osnovi aluminijevega oksida so manj zaželeni, vendar jih je mogoče izboljšati s primernim dizajnom. Porozni izdelki so na splošno boljši od neprepustnih, ker lahko prenesejo večje temperaturne spremembe.
Izdelki s tankimi stenami so boljši od izdelkov z debelimi stenami. Prav tako se izogibajte velikim prehodom debeline po celotnem delu. Sekcijski deli so morda bolj zaželeni, ker imajo manjšo maso in vnaprej razpokano zasnovo, ki zmanjšuje napetost.
Izogibajte se uporabi ostrih vogalov, saj so to glavna mesta za nastanek razpok. Izogibajte se napetosti na keramiki. Deli so lahko oblikovani tako, da so prednapeti, da se ta težava zmanjša. Preglejte postopek nanašanja, da ugotovite, ali je mogoče zagotoviti bolj postopno spremembo temperature, na primer s predgretjem keramike ali upočasnitvijo hitrosti spremembe temperature.
