keraamikomposiitit

Keraamikkomposiitit ovat komposiittimateriaaleja, joissa keraaminen matriisi yhdistyy vahvistukseen, kuten kuituihin tai hiukkasiin. Tämän yhdistelmän tavoitteena on parantaa keraamisten ominaisuuksien lisäksi iskunkestävyyttä, vauriotoleranssia ja lämpötilakestoa sekä säilyttää korkea jäykkyys ja kulutuskestävyys.

Matriisit voivat olla alumiinioksidia (Al2O3), piikarbidia (SiC) tai piinitridiä (Si3N4). Vahvistusvaihtoehtoja ovat jatkuvat tai lyhyet kuidut sekä hiukkasvahvistus, kuten keraamiset kuidut tai hiilikuitu. Vahvistus parantaa murtovarmuutta ja iskunkestävyyttä.

Ominaisuudet: Keraamikkomposiitit ovat yleensä koviä ja kulutukseltaan kestäviä sekä säilyttävät ominaisuuksiaan korkeissa lämpötiloissa paremmin kuin pelkät keramiikat. Vahvistus lisää iskukestoa ja vauriotoleranssia, mutta ne voivat silti pysyä hauraampina kuin monet metallit. Kustannukset ja valmistusprosessin monimutkaisuus ovat tyypillisiä haasteita.

Valmistusmenetelmät: Yleisimmät menetelmät ovat sinteri- ja lämpöpressaus, PIP-menetelmä (polymer impregnation and pyrolysis) sekä infiltraatio. Uudemmat tekniikat kuten spark plasma sintering (SPS) mahdollistavat kevyemmät ja monipuolisemmat rakenteet.

Sovellukset: Keraamikkomposiitit ovat kiinnostavia korkeiden lämpötilojen ja iskukestävyyden vaativissa sovelluksissa, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, teollisissa lämpötilan hallinta- ja palonkestävissä rakenteissa sekä leikkaustyökaluissa ja koneenosissa. Haasteina ovat kustannukset sekä valmistus- ja vauriotoleranssin hallinta.