Keraanimateriaalien

Keraanimateriaalit ovat epäorgaanisia, epämetallisia kiinteitä aineita, jotka koostuvat pääasiassa oksideista, nitrideistä ja karbideista. Niillä on yleisesti kova ja tiivis rakenne sekä korkea sulamispiste, ja ne voivat toimia sähköisten eristeinä ympäristöissä, joissa kylmät sekä kemialliset olosuhteet ovat hallitsevia. Keraamit ovat usein hauraampia kuin metallit, mikä rajoittaa joitakin mekanisia sovelluksia.

Ominaisuuksiltaan keraanimateriaalit tarjoavat suurta kovuutta, hyvää kulutuskestävyyttä ja kemiallista vakauden sekä usein hyvän korkeiden lämpötilojen kestävyyden. Joissakin tapauksissa niillä on myös alhaisempi lämmönjohtavuus kuin metallisilla vastineillaan, mikä voi olla sekä etu että haaste suunnittelussa. Hauraus ja herkkyys halkeilulle ovat keskeisiä suunnitteluerotteluja, joita on hallittava valitsemalla oikea koostumus ja rakenne.

Keraanimateriaalien luokkia ovat oksidiset keraamit (esim. alumiinioksidi), nitridit, karbidit sekä lasiset keraamit. Näillä luokilla on erilaiset käyttökohteet, jotka perustuvat niiden ominaisuuksiin: kovaa kulutusta kestävät osat, korkeita lämpötiloja vastustavat komponentit, sekä sähkö- ja kemiallisesti eristävät alalajit.

Valmistuksessa korostuvat densifikaatioon tähtäävät prosessit kuten sintering sekä erilaiset muotoilumenetelmät, esimerkiksi ruiskuvaluprosessit ja hiotut valuvien osien tekniikat. Myös additiivinen valmistus on kehittymässä keino valmistaa monimutkaisia keraamisia geometrioita.

Käyttökohteita ovat rakennus- ja konerakenteet, työkalut ja hiontatuotteet, elektroniikan substraatit sekä biolääketieteen implantit. Keraamien kehitys kohdistuu yhä parempaan murtovoimaan, kestävyyteen ja monipuolisempiin valmistusmenetelmiin.