Keramische Werkstoffe sind im Allgemeinen aufgrund ihrer Sprödigkeit und geringen Zugfestigkeit bruchgefährdet.
Dies ist ein wesentliches Merkmal von Keramik, einschließlich Aluminiumoxid-Ofenrohren und Dentalkeramik, die bei Belastung oder thermischen Schocks leicht brechen können.
5 Wichtige Einblicke
1. Aluminiumoxid-Ofenrohre
Aluminiumoxid-Ofenrohre sind trotz ihrer hohen Reinheit und ihrer Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, aufgrund ihrer geringen Temperaturwechselbeständigkeit bruchgefährdet.
Der hohe Tonerdegehalt (über 99,6 %) und die hohe Schüttdichte tragen zu ihrer Festigkeit bei, machen sie aber auch spröde.
Die zylindrische Form dieser Rohre ist so konzipiert, dass Spannungskonzentrationspunkte minimiert werden, die für die Vermeidung von Brüchen entscheidend sind, insbesondere während des Verdichtungsprozesses, bei dem das Material besonders empfindlich ist.
Um die Haltbarkeit zu erhöhen, werden Methoden wie das Hinzufügen von Verstärkungsmitteln oder Technologien wie SPS (Spark Plasma Sintering) eingesetzt, um die Bruchzähigkeit und Festigkeit zu verbessern, indem das Material schnell verdichtet und das Kornwachstum unterdrückt wird.
2. Dentalkeramik
Zahnkeramiken, die für Restaurationen wie Kronen und Brücken verwendet werden, sind ebenfalls spröde und müssen gehärtet werden, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber den in der Mundhöhle auftretenden Kräften zu erhöhen.
Diese Materialien sind in der Regel anorganisch und nichtmetallisch, oft auf Silikatbasis, und werden bei hohen Temperaturen gesintert.
Aufgrund ihrer Sprödigkeit weisen sie eine hohe Druckfestigkeit, aber eine geringe Zugfestigkeit auf, so dass sie schon bei geringen Belastungen bruchgefährdet sind.
Metall-Keramik-Systeme werden häufig verwendet, um die ästhetischen Eigenschaften von Keramik mit der mechanischen Festigkeit von Metallen zu kombinieren und so das Problem der Sprödigkeit bis zu einem gewissen Grad zu lösen.
3. Nano-Keramik
Nanokeramik ist ein vielversprechender Weg, um das Problem der Sprödigkeit herkömmlicher Keramiken zu lösen.
Mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 100 nm weisen Nanokeramiken aufgrund der größeren Anzahl von Korngrenzen und der Möglichkeit, energieabsorbierende Einheiten hinzuzufügen, eine höhere Bruchfestigkeit auf.
Diese Nanostrukturierung kann die Zähigkeit von Keramiken erheblich verbessern, so dass sie weniger anfällig für Brüche sind.
4. Allgemeine Merkmale
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Keramiken zwar für ihre hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bekannt sind, ihre inhärente Sprödigkeit sie jedoch unter bestimmten Bedingungen zerbrechlich macht.
5. Fortschritte in der Materialwissenschaft
Fortschritte in der Materialwissenschaft, wie die Entwicklung von Nanokeramiken und der Einsatz fortschrittlicher Sintertechnologien, zielen darauf ab, diese Schwächen zu mildern und die Haltbarkeit keramischer Werkstoffe zu verbessern.
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