如何测量陶瓷材料的物理和尺寸性能亚博网站下载

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几个世纪以来,砖、瓦、瓷器、陶器、玻璃、水泥和混凝土被广泛认为是既有用又具有多种功能的材料。亚博网站下载

瓦片被固定在墙壁、地板和屋顶上(里里外外),玻璃则被用于窗户和智能手机屏幕等应用。

最近,先进的陶瓷已被设计用于非常特殊的用途。

已经开发了碳氮化硅和钨碳化物,用于制造非常坚硬,高性能的切削工具;微芯片制造过程中的二氧化硅和氧化铝;和锂 - 氧化锂用于产生空间火箭的热保护鼻锥。

这些最先进的陶瓷材料可以是基本化合物或复合材料,这取决于最终产亚博网站下载品的期望性能和它们的通常/不寻常的用途。

无论它们在航空航天中用于特殊和不寻常的应用时是可见的,还是在建筑工业中用于基本的建筑材料和切割工具,它们也隐藏在电气和电子材料中,因为不同的属性原因选择它们。亚博网站下载

在先进工业陶瓷的各种性能中,包括耐热、耐刮擦、绝缘、硬度、耐久性、强度和超导性,在医药领域也有对陶瓷的需求。

陶瓷材料的应用范亚博网站下载围很广,从用于怀孕扫描的产生超声波的压电换能器,到用陶瓷制成的硬假牙,以及智能设计成多孔的骨植入物,以刺激自然的骨生长。

这些都是已建立的材料领域的特殊用途。亚博网站下载更重要的是,这些材料现在可用于3D打印的世界!亚博网站下载

虽然新陶瓷材料的进展和开发符合工业和实验室环境不断增长的需求,但仍有必要始终衡量和量化亚博网站下载物理性质

这包括原材料和成品,以建立机械完整性满足适当的要求和期亚博网站下载望。

这就是a纹理分析器/材料试验机亚博网站下载可用于压缩、弯曲、挤压、拉伸、穿孔、切割或折断产品,并提供对材料物理性能的客观分析,如拉伸强度、断裂性、弯曲模量、压缩性等。

助教。HDplus纹理分析仪用于测量物理特性。

助教。HDplus纹理分析仪用于测量物理特性。图片来源:稳定微系统有限公司

这篇文章提供了一组精心挑选的例子,周期性的陶瓷产品测量,并在可行的情况下,出版了在哪里发现的结构分析仪器已经在行动。

可以度量的属性

绿色紧凑体的强度

为了利用粉末形式的烧结工艺,从陶瓷制造结构部件,粉末必须首先在室温下压缩成小块,然后在熔炉中烘烤。

在烧结之前,由它产生的绿色致密物是没用的,但它必须具有必要的强度,用于操作方法,如在烧结前的加工和搬运。

这可能受到几个因素的影响,如粉末性能、压实压力、几何形状和可见粉末密度。

压块的强度可以通过压缩测试来测量,精确测量其尺寸,或者在平坦的样品表面使用布氏硬度测量。

唐McGlinchey的书散装固体处理:设备选择和操作,app亚博体育详细说明了稳定微系统在这方面的用途。

绿色脚踏和3D打印中使用的粉末的性质

当陶瓷粉末被集成到固体零件的粉末制造中时,结块或结块的发展可能导致缺陷。此外,当粉末在工业水平上处理时,容易结块的样品可能会在工厂造成鼠洞和代价高昂的延误。

粉末结块的倾向可以通过纹理分析仪上的大量测量进行定量测量。静态测量包括无侧限屈服应力垂直剪切强度,而这件事粉流分析仪,提供一种常用的动态测量方法。

无侧限屈服应力钻机和垂直抗剪强度钻机。

无侧限屈服应力钻机和垂直抗剪强度钻机。图片来源:稳定微系统有限公司

粉末的堆积密度会影响坯体强度。也可以使用粉流分析仪它利用一个调节序列,以确保粉末在测量前有统一的制备标准,并有一个分裂的容器,以一致地削减粉末体积。

这种测量可以自动集成到测量粉末结块,凝聚力,或速度流量依赖。

粉流分析仪

粉流分析仪。图片来源:稳定微系统有限公司

制造商必须事先了解粉末对压力的反应,包括其松弛行为。这可以通过使用可转位粉末压实钻机,或更复杂的分析高公差粉末压实钻机

自动线性分度系统可用于自动放松测试。这些粉末性能也适用于3D打印零件中的粉末,该行业在陶瓷领域正在迅速扩张。

有关粉末冶金行业的一个常见例子,请单击这里。

可转位粉末压实机和高公差粉末压实机

可转位粉末压实机和高公差粉末压实机。图片来源:稳定微系统有限公司

陶瓷-金属,陶瓷-树脂,或陶瓷-陶瓷键的强度

粘接强度的测量对牙科行业也很重要,其中单板、填充物和种植体的强度对这些组件的应用至关重要。

虽然有些出版物要求进行拉伸或弯曲测试,但这些键通常用剪切测试。无论哪种,都可以使用纹理分析器。

你可以看到一个牙科行业的经典例子这里。

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联合替代品的力量

当陶瓷关节假体制造用于人体时,对其化学和物理特性有充分深入的了解是至关重要的。这包括对整个部件的强度和疲劳测试,或在设定的载荷配置下对部件的特定部件的强度和疲劳测试。

一系列强度和疲劳试验是可行的利用助教。HDplus纹理分析器,负载范围为0.5-750 kgf。

可以看到医疗行业的典型例子这里。

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陶瓷的循环疲劳

周期性疲劳,通常与金属结构相关的性质,可以是影响陶瓷材料的并发症。亚博网站下载

在使用高性能陶瓷作为结构部件的情况下(例如在发动机中高温下),由于应力和应变的变化,充分理解循环加载对疲劳失效的影响是至关重要的。

这也是陶瓷在不太极端的环境中使用的主要影响,如口腔中的陶瓷冠或堆叠电容器,因为它们通常经历循环加载。周期性疲劳可以用拉、压或弯曲来测量。

参见牙科行业的一个标准例子这里。

查看电子行业的标准示例这里。

一般压缩测试

参见牙科行业的一个标准例子这里。

参见生物陶瓷行业的一个标准例子这里这里。

在医疗行业(径向压缩)中查看标准示例这里。

查看电子行业的标准示例这里。

专利:参见Ibidem有限公司如何使用纹理分析仪测量蜂窝结构过滤器烧制体的断裂强度这里。

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一般拉力或胶粘剂剥离试验

查看电子行业的标准示例这里。

看看电子行业的另一个标准例子这里。

一般弯曲测试

参见牙科行业的一个标准例子这里。

穿刺测试

专利:请参阅LG Chem Ltd如何使用纹理分析仪测量陶瓷过滤纸的穿孔力,即穿孔测试这里。

使用陶瓷扫描测量密度

陶瓷扫描显示测试样品的位置和结果样品扫描

陶瓷扫描显示测试样品的位置和结果样品扫描。图片来源:稳定微系统有限公司

考虑到置换法在确定陶瓷孔隙度时可能存在的不准确性,制造商有动力寻找其他选择。

激光分析已经开发为开创性的非接触式,无损法测量密度,这非常适合于脆弱的样品,例如绿色紧凑型陶瓷。

激光扫描设备消除了传统密度测量app亚博体育技术的许多限制和不准确性。稳定微系统Ceramscan仪器功能通过加载一个样本到一个平台选项。

其中之一是一个一次性的盘子,样品可以贴在上面,以支持它的周长。在执行测试之前,可以很容易地将所需的设置输入到软件中。

每次扫描后都会自动进行测量,包括表面积、体积和密度。同一批次样品的比较也更容易,因为均值、标准差和变异系数都是自动计算的。

在整个测试过程中,产品在外部平衡上称重并记录到小数点。已被宣布为眼睛安全的激光器件垂直扫描,以在其旋转时计算产品的轮廓。每个间隔获取400个数据点,以产生全面的配置文件。

利用该方法可快速进行密度扫描;从几秒到几分钟不等,取决于所选的间隔(0.05毫米到50毫米)和所需的精度。

制造商能够在高度高达300毫米的样品,直径为190毫米,重量高达10千克(利用位于仪器中的Loadcell),这也适用于瓷砖,餐具等。

激光扫描样品,同时它旋转产生3D扫描。

激光扫描样品,同时它旋转产生3D扫描。图片来源:稳定微系统有限公司

测量产品的尺寸

如果产品是在CAD包装中设计并随后打印的,那么需要考虑的一个问题就是打印出来的是否就是设计出来的。

在大多数情况下,打印对象需要尺寸精确,重复打印设计是不可避免的,以修改打印设置,以生产出精确和尺寸精确的产品。

因此,对物理尺寸进行准确的数字评估成为该过程中必不可少的一部分。一个Ceramscan提供这种解决方案,由于高速三维数字化的产品,允许自动计算众多详细的尺寸相关参数。

其结果可以在数学上进行操作,以供即时使用或将来对打印对象的各种数据格式进行检索。

测试设备app亚博体育已提前为传统问题提供更多的测量机会和改进。

无论要求的是常规测量,基本物理性质参数,或新可用的经验参数用于创新领域,稳定微系统可以提供广泛的测量参数通过Ceramscan和纹理分析器范围。

这些信息来源于稳定微系统有限公司提供的材料。亚博网站下载

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    Stable Micro Systems Ltd.(2021年2月11日)。如何测量陶瓷材料的物理和尺寸性能。亚博网站下载AZoM。于2021年8月3日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20071检索。

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