Korszerű műszaki kerámiák

1. Bevezetés

A kerámiaipar története a kezdetektől napjainkig. Hagyományos és korszerű kerámiai anyagok. A korszerű műszaki kerámiák fontosabb tulajdonságainak és alkalmazási területeinek áttekintése. A tárgy kapcsolódása korábbi ismeretekhez, kulcskérdések (kémiai, fizikai, technológiai, alkalmazástechnikai vonatkozások).

2. A korszerű műszaki kerámiák főbb típusai, alkalmazási területei

A kerámiák típusai kémiai összetételük alapján: oxid-, nitrid-, karbid- és egyéb bázisú kerámiák. Funkcionális és szerkezeti kerámiák. Tömbi kerámiák, kerámia bevonatok, rétegek, filmek. Monolit és összetett (kompozit) kerámiai anyagok. A kerámiai anyagok összehasonlítása más szerkezeti anyagokkal (fémek, műanyagok).

Szerkezeti és magas hőmérsékleten használatos kerámia anyagok (megmunkáló szerszámok, robbanómotor alkatrészek, hővédő bevonatok, rakétatechnikai és nukleáris alkalmazások stb.). Elektrokerámiák. Szupravezető anyagok. Kerámia alapú érzékelők. Optikai és számítástechnikai alkalmazások. Biokerámiák.

3. A korszerű műszaki kerámiák előállítása

A kémiai összetétel, a mikroszerkezet és a tulajdonságok kapcsolata. Az alapanyagokkal szembeni követelmények. Kerámia alapanyagok szintézise fizikai és kémiai eljárásokkal. A szintézis hagyományos és korszerű módszerei. Alapanyagok előállítása különleges körülmények között. Az alapanyagok (szemcsés anyagok, porok, kolloid rendszerek) jellemzésének fontosabb módszerei. A tömbi és a felületi tulajdonságok szerepe. Mikro-, illetve nanoméretű szemcsékből álló kerámiai alapanyagok: előnyök és hátrányok.

Tömör kerámiatestek előállítása. A formázási és hőkezelési adalékanyagok szerepe, típusai, az adalékolás célszerű módszerei. Diszperz rendszerek mechanikája, deformációs viselkedés a formázás során. Formázási és hőkezelési (zsugorítási, szinterelési) eljárások. A szinterelés anyagszerkezeti és kinetikai vonatkozásai. Szinterelés különleges körülmények között (termikus plazmában, robbantással stb.). A tömör kerámiák utómegmunkálása. Kerámia rétegek és bevonatok kialakítása (porszórás, PVD, CVD, PACVD stb.).

4. Szerkezet és tulajdonságok

A mikroszkopikus és a makroszkopikus szerkezet kapcsolata. Amorf és kristályos kerámiák. Mikro- és nanoszerkezetű kerámiák. A fizikai, termikus és mechanikai tulajdonságok mérése és értékelése. Kémiai és felületkémiai sajátságok meghatározása és szerepe. Elektromos jellemzők mérése. Optikai sajátságok vizsgálata. A biomkompatibilitás meghatározása. Gyártási hibalehetőségek. Megbízhatósági elemzések.

5. Társított és összetett rendszerek

Kerámia rétegszerkezetek. Kerámia-kerámia társított anyagi rendszerek. Kerámia-fém társított anyagok. Egyéb, kerámiabázisú kompozit anyagok. Előre tervezett tulajdonságú anyagi rendszerek előállításának lehetőségei. Minőségbiztosítás, minőségellenőrzés.

A különböző szerkezeti és funkcionális anyagok közötti “verseny”. A korszerű műszaki kerámiák komparatív előnyei és hátrányai. Kerámiai anyagok életút elemzése. Az újrafeldolgozás műszaki és gazdasági vonatkozásai. Különleges, csak kerámiai anyagokkal kielégíthető felhasználói igények. A kerámiai anyagok alkalmazásának gazdasági vonatkozásai. A korszerű műszaki kerámiák hazai előállításának és felhasználásának áttekintése.