Gốm kỹ thuật có độ bền cơ học cao, độ cứng, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt và mật độ thấp. Về độ dẫn điện, nó là một vật liệu cách điện và cách nhiệt tuyệt vời.
Sau một cú sốc nhiệt, quá trình làm nóng nhanh làm cho gốm nở ra, gốm có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không bị nứt, vỡ hoặc mất đi độ bền cơ học.
Sốc nhiệt, còn được gọi là "sụp đổ nhiệt", là sự phân hủy của bất kỳ chất rắn nào do thay đổi nhiệt độ đột ngột. Sự thay đổi nhiệt độ có thể là âm hoặc dương, nhưng nó phải có ý nghĩa trong cả hai trường hợp.
Ứng suất cơ học hình thành giữa bên ngoài (vỏ) và bên trong (lõi) của vật liệu khi vật liệu nóng lên hoặc nguội đi ở bên ngoài nhanh hơn ở bên trong.
Vật liệu bị hư hỏng không thể sửa chữa khi chênh lệch nhiệt độ vượt quá một ngưỡng nhất định. Các yếu tố sau đây có ảnh hưởng đến giá trị nhiệt độ tới hạn này:
Thay đổi một hoặc nhiều trong số này thường có thể cải thiện hiệu suất, nhưng với tất cả các ứng dụng gốm sứ, sốc nhiệt chỉ là một phần của phương trình và bất kỳ thay đổi nào cũng phải được xem xét trong bối cảnh của tất cả các yêu cầu về hiệu suất.
Khi thiết kế bất kỳ sản phẩm gốm sứ nào, điều quan trọng là phải xem xét yêu cầu tổng thể và thường xuyên tìm ra giải pháp khả thi tốt nhất.
Sốc nhiệt thường là nguyên nhân chính gây ra lỗi trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Nó được tạo thành từ ba thành phần: giãn nở nhiệt, dẫn nhiệt và độ bền. Sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng, cả lên và xuống, gây ra chênh lệch nhiệt độ bên trong bộ phận, tương tự như vết nứt do cọ xát một viên đá vào cốc thủy tinh nóng. Do sự giãn nở và co lại khác nhau, chuyển động gây ra nứt và hỏng.
Không có giải pháp đơn giản nào cho vấn đề sốc nhiệt, nhưng những gợi ý sau đây có thể hữu ích:
Chọn loại vật liệu có một số đặc tính sốc nhiệt vốn có nhưng đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng. Cacbua silic rất nổi bật. Các sản phẩm dựa trên alumina ít được ưa chuộng hơn, nhưng chúng có thể được cải thiện với thiết kế phù hợp. Các sản phẩm xốp thường tốt hơn các sản phẩm không thấm nước vì chúng có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ lớn hơn.
Sản phẩm có thành mỏng hoạt động tốt hơn những sản phẩm có thành dày. Ngoài ra, tránh chuyển đổi độ dày lớn trong toàn bộ phần. Các bộ phận cắt có thể thích hợp hơn vì chúng có khối lượng ít hơn và thiết kế có vết nứt trước giúp giảm căng thẳng.
Tránh sử dụng các góc nhọn, vì đây là những vị trí chính cho các vết nứt hình thành. Tránh tạo lực căng lên gốm. Các bộ phận có thể được thiết kế để được ứng suất trước để giúp giảm bớt vấn đề này. Kiểm tra quy trình ứng dụng để xem liệu có thể cung cấp sự thay đổi nhiệt độ dần dần hay không, chẳng hạn như bằng cách nung nóng gốm trước hoặc làm chậm tốc độ thay đổi nhiệt độ.
