Teknisk keramik har hög mekanisk hållfasthet, hårdhet, slitstyrka, värmebeständighet och låg densitet. När det gäller ledningsförmåga är det ett utmärkt elektriskt och termiskt isolatormaterial.
Efter en termisk chock, som är snabb uppvärmning som gör att keramiken expanderar, kan keramiken hantera plötsliga temperaturförändringar utan att spricka, gå sönder eller förlora sin mekaniska styrka.
Termisk chock, även känd som "termisk kollaps", är sönderdelningen av fast substans som orsakas av en plötslig temperaturförändring. Temperaturförändringen kan vara negativ eller positiv, men den måste vara signifikant i båda fallen.
Mekaniska spänningar bildas mellan ett material exteriör (skal) och inre (kärna) eftersom det värms eller kyls snabbare på utsidan än på insidan.
Materialet skadas irreparabelt när temperaturskillnaden överstiger en viss tröskel. Följande faktorer påverkar detta kritiska temperaturvärde:
Att ändra en eller flera av dessa kan ofta förbättra prestandan, men som med alla keramiska applikationer är termisk chock bara en del av ekvationen, och alla förändringar måste tänkas i samband med alla prestandakrav.
När du designar en keramisk produkt är det viktigt att överväga det övergripande kravet och ofta hitta den bästa möjliga kompromissen.
Termisk chock är ofta den primära orsaken till fel i högtemperaturapplikationer. Den består av tre komponenter: termisk expansion, värmeledningsförmåga och styrka. Snabba temperaturförändringar, både upp och ner, orsakar temperaturskillnader inom delen, liknande en spricka som orsakas av att en isbit gnuggas mot ett varmt glas. På grund av varierande expansion och sammandragning orsakar rörelser sprickor och fel.
Det finns inga enkla lösningar på problemet med termisk chock, men följande förslag kan vara användbara:
Välj en materialkvalitet som har vissa inneboende värmechockegenskaper men som uppfyller applikationens krav. Kiselkarbider är enastående. Aluminiumoxidbaserade produkter är mindre önskvärda, men de kan förbättras med rätt design. Porösa produkter är generellt sett bättre än ogenomträngliga eftersom de tål större temperaturförändringar.
Produkter med tunna väggar överträffar de med tjocka väggar. Undvik också stora tjockleksövergångar genom hela delen. Sektionsdelar kan vara att föredra eftersom de har mindre massa och en försprucken design som minskar spänningen.
Undvik att använda skarpa hörn, eftersom dessa är utmärkta platser för att sprickor kan bildas. Undvik att sätta spänning på keramiken. Delar kan utformas för att vara förspända för att hjälpa till att lindra detta problem. Undersök appliceringsprocessen för att se om det är möjligt att åstadkomma en mer gradvis temperaturförändring, till exempel genom att förvärma keramen eller sakta ner hastigheten för temperaturförändringen.
