の重要な特性のひとつである耐熱衝撃性。 アドバンスド・セラミックス耐熱衝撃性セラミックスは、極端な熱条件下での急激な温度変化により、先端セラミックスが割れたり破損したりするのを防ぐことができます。この記事を通して、耐熱衝撃性に影響を与える要因、耐熱衝撃性セラミックスの性能、パラメータ比較などを学ぶことができます。
耐熱衝撃性に影響を与える要因
- 熱伝導率
- 熱膨張係数
- 弾性係数
- 破壊靭性
一般的に、熱膨張係数が低ければ低いほど、温度変化による応力を軽減できる。熱伝導率が高ければ高いほど、材料内部の温度差が小さくなるため、局所的な応力が軽減される。弾性率が低ければ、材料が破断するまでに多くのひずみを吸収することができ、破壊靭性が高ければ、応力による亀裂が生じにくくなる。
耐熱衝撃用アドバンストセラミックス
ジルコニアセラミックス(ZrO₂)
高い耐破壊性と強度。 繰り返し熱負荷や熱損傷を受けたコーティングに適している。
炭化ケイ素セラミック(SiC)
優れた導電性と強度。 過酷な環境での使用に最適。
窒化ケイ素セラミックス (Si₃N₄)
優れた熱的・機械的特性 耐熱衝撃性に優れています。
アルミナセラミックス（Al₂O₃）
高い機械的強度と優れた耐摩耗性。 適度な耐熱衝撃性。
パラメータ表耐熱衝撃性の比較
耐熱衝撃アプリケーション
- 高温炉部品:ジルコニアは、その極端な温度勾配を処理する能力により、キルンや炉のライニングに一般的に使用されている。
- 酸素センサー:ジルコニアは温度変化に対して効果的に機能するため、燃焼システムの酸素センサーに最適です。
- 切削工具:高い硬度と熱サイクルに耐える能力により、切断や研削などの用途に優れている。
炭化ケイ素セラミックス（SiC）
- 半導体産業:高い熱伝導率とワイドバンドギャップ特性により、ハイパワー、高温電子部品に使用される。
- 熱交換器:SiCの優れた耐熱衝撃性は、急激な温度変化を伴う工業プロセスの熱交換器に最適です。
- ブレーキディスクとクラッチ:自動車および航空宇宙産業は、変動する熱条件下での耐久性により、高性能ブレーキディスクおよびクラッチにSiCセラミックスを使用しています。
窒化ケイ素セラミックス (Si₃N₄)
- ガスタービンとジェットエンジン:窒化ケイ素はその高温安定性から、タービンブレード、シール、その他急激な温度変化に直面するエンジン部品に使用されている。
- ベアリングとメカニカルシール:耐摩耗性、高温、熱衝撃への耐性が不可欠な環境で使用される。
- 切削工具:窒化ケイ素の靭性と熱サイクルに対する耐性は、工業用切削工具や金型に理想的な材料です。
アルミナセラミックス（Al₂O₃）
- 電気絶縁体:高い耐熱衝撃性を持つアルミナは、送電・配電用の電気絶縁体として理想的である。
- ヒートシールド:航空宇宙産業や自動車産業で使用されるアルミナは、極端な温度変化を経験するヒートシールドやその他の部品に利用される。
- 耐摩耗コンポーネント:アルミナはその硬度から、ベアリング、耐摩耗ライニング、ポンプ部品などの用途に使用されている。
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