Marfuri ceramice - proprietatile ceramicii

MARFURI CERAMICE PROPRIETATILE CERAMICII

Proprietatile ceramicii

1  Compozitia chimica

Ceramica are o structura policristalina fiind alcatuita din particule cu diametre de ordinul micrometrilor sau milimetrilor, unite intre ele ca urmare a fenomenelor fizico-chimice ce au loc in procesul de ardere.

Din punct de vedere chimic, ceramica este formata din cristale de mulit (2SiO₂ 3Al₂O₃) si granule de cuart (SiO₄), fixate intr-o masa rezultata din reactia dioxidului de siliciu (SiO₂)cu impuritatile materialelor argiloase (Na₂O, K₂O, CaO, Fe₂O₃).

Materia prima utilizata in industria ceramica o constituie argilele caolinitice. Acestea contin apa care este adsorbita de particulele lamelare de argila, formand mai multe straturi suprapuse: primul strat, care este cel mai strans legat, formeaza apa de higroscopicitate. Straturile urmatoare sunt legate din ce in ce mai slab si formeaza apa peliculara. In pasta formata din argila si apa exista si apa libera.

2  Proprietati fizice

Culoarea. In functie de impuritatile pe care le contin materiile prime, ceramica poate fi alba, alb-galbuie, rosie, rosu-bruna sau neagra.

Densitatea ceramicii variaza in functie de compactitatea sa. Astfel, ceramica poroasa are densitati reduse, ajungand pana la 0,3 g/cm³, iar cea vitrificata densitati ridicate, ajungand pana la 2,3 g/cm³.

Porozitatea este proprietatea materialelor ceramice de a fi poroase. Gradul de umplere a volumului materialului ceramic cu pori este descris de porozitatea totala si de porozitatea aparenta.

Porozitatea totala (absoluta) – P_t – reprezinta volumul tuturor porilor (inchisi si deschisi) in unitatea de volum si se defineste prin raportul intre volumul porilor (V) si volumul aparent al materialului (V_a).

si se exprima in procente.

Porozitatea aparenta (deschisa) reprezinta volumul porilor deschisi in unitatea de volum a materialului ceramic si se determina prin diferenta dintre masa materialului saturat cu apa (m₂) si masa materialului uscat (m₁), raportata la masa materialului uscat:

REFERAT: Evaluare si estimare anticipativa REFERAT: Categorii fundamentale de puncte de vanzare

(%)

Porozitatea aparenta a materialelor ceramice variaza intre 0,1 % in cazul portelanurilor si 8 % pentru produsele poroase din faianta sau ceramica.

Absorbtia de apa reprezinta gradul de umplere cu apa a materialului ceramic, cufundat in apa in anumite conditii de incercare. Ea se determina prin diferenta dintre masa materialului saturat cu apa (m_s) si masa lui in stare absolut uscata (m_u) raportata la masa materialului uscat (absorbtia gravifica – A_g) sau la volumul lui in stare normala (V_a) (absorbtia volumica – A_v) exprimate in procente:

(%); (%)

Absorbtia de apa este foarte ridicata la produsele ceramice brute (8-70 %) si foarte redusa la produsele ceramice fine (maximum 0,5 %).

Conductivitatea termica a ceramicii este foarte redusa. Ea depinde de porozitatea materialului si de caracterul porilor (aerul este mai rau conducator de caldura decat materialul ceramic ai carui pori ii umple), de umiditatea materialului, crescand o data cu ea (apa este mai buna conducatoare de caldura decat aerul), de temperaturile medii la care se produce transmisia de caldura si de densitatea aparenta a materialului.

Coeficientul de conductivitate termica (l) care caracterizeaza conductivitatea termica are pentru ceramica valori cuprinse intre 0,04 1,2 kcal/m h grd.

Dilatarea termica este descrisa de coeficientul de dilatare si depinde de caracteristicile masei ceramice. Astfel, portelanurile tari au un coeficient de dilatare foarte scazut a = 7,3 10^-6 1/sC, iar ceramica bruta pentru constructii este caracterizata de valori mult mai ridicate care pot ajunge chiar pana la 0,4 10^-4 1/sC.

Refractaritatea este proprietatea materialelor nemetalice de a rezista fara a se distruge si fara a pierde mult din rezistenta lor, la o exploatare indelungata la temperatura inalta. Punctul de refractaritate variaza in cazul materialelor ceramice intre 1100-1780 sC.

Conductibilitatea electrica. Din acest punct de vedere, ceramica este un bun material izolator, fiind folosita in electrotehnica. Inversul marimii asociate acestei proprietati, rezistivitatea electrica, este in cazul ceramicii de 10¹⁰ – 10¹⁴ W cm.

Rigiditatea dielectrica este o proprietate a materialului ceramic legata de fenomenul de strapungere electrica in urma caruia acesta isi pierde proprietatile de izolant sub influenta campului electric. Rigiditatea dielectrica E_str este definita de relatia:

(kV/mm)

in care.

U_str – tensiunea de strapungere, exprimata in kV

d – grosimea materialului, exprimata in mm.

Rigiditatea dielectrica a ceramicii este cuprinsa intre 29,5-31,5 kV/mm.

3  Proprietati mecanice

Cele mai importante proprietati mecanice sunt: rezistenta la soc mecanic (rezilienta), duritatea si rezistenta la solicitari precum: tractiune, compresiune, incovoiere. Comportarea la aceste solicitari difera in functie de tipul masei ceramice si de destinatia produselor ceramice.

Rezistenta la soc mecanic. Ceramica este un material fragil, rezilienta acesteia avand valori modeste: 1,6 – 5 daJ/cm².

Duritatea. Duritatea ciobului difera in functie de tipul de masa ceramica. Astfel portelanurile tari au duritati de 6,5-7 pe scara Mohs, in timp ce produsele din ceramica bruta au duritati reduse (2-4 pe scara Mohs). Glazura produselor ceramice este caracterizata de o duritate ridicata (7,5-8 pe scara Mohs).

Rezistenta la solicitari mecanice. Dintre toate solicitarile mecanice la care pot fi supuse, produsele ceramice se comporta foarte bine la compresiune. Rezistenta la aceasta solicitare variaza de regula intre 1000 daN/cm² si 7000 daN/cm², iar la unele mase ceramice se inregistreaza chiar si valori de 10000 daN/cm².

Rezistenta la incovoiere a produselor ceramice este mai redusa decat cea la compresiune, dar totusi mai ridicata decat cea la tractiune. Astfel, rezistenta la incovoiere variaza intre 120-1400 daN/cm², in timp ce rezistenta la tractiune nu depaseste 600 daN/cm².