2109101 Engineering Materials -...
Transcript of 2109101 Engineering Materials -...
![Page 1: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/1.jpg)
1
2109101Engineering Materials
Ceramic MaterialsComposites Materials
![Page 2: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/2.jpg)
2
วัสดุเซรามิก
วัสดุเซรามิกคืออะไร
ประเภทของเซรามิก/ สมบัติโดยสังเขป
เซรามิกดั้งเดิมและเซรามิกทางวิศวกรรม
กระบวนการผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 3: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/3.jpg)
3
นิยาม: เซรามิก คือ อะไร?
วัสดุอนินทรีย (Inorganic Materials)ประกอบดวยธาตุโลหะและอโลหะมารวมตัวกัน(ยกเวน แกรไฟต = C, และซิลิคอน = Si)จับตัวกันดวยพันธะไอออนิก/โควาเลนต
ความแข็งสูง จุดหลอมเหลวสูง
มักนําไฟฟาไดไมดี
![Page 4: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/4.jpg)
4
ประเภทของเซรามิก
แบงเปนเซรามิกดั้งเดิม (Traditional Ceramics)
ดินเหนียว (Clay), ซิลิกา (Silica), เฟลดสปาร (Feldspar-แรฟนมา)
เซรามิกทางวิศวกรรม (Engineering Ceramics/ Advance Ceramics)
Al2O3, SiC, Si3N4
![Page 5: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/5.jpg)
5
He -
Ne -
Ar -
Kr -
Xe -
Rn -
Cl 3.0Br
2.8I
2.5At
2.2
Li 1.0Na 0.9K
0.8Rb 0.8Cs 0.7Fr
0.7
H 2.1
Be 1.5Mg 1.2
Sr 1.0Ba 0.9Ra 0.9
Ti 1.5
Cr 1.6
Fe 1.8
Ni 1.8
Zn 1.8
As 2.0
C 2.5Si
1.8
F 4.0
Ca 1.0
Table of Electronegativities
CaF 2: largeSiC: small
Adapted from Fig. 2.7, Callister 6e. (Fig. 2.7 is adapted from Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, 3rd edition, Copyright 1939 and 1940, 3rd edition. Copyright 1960 byCornell University.
• Large vs small ionic bond character:
พันธะเคมีในวัสดุเซรามิกเปนพันธะไอออนิก/โควาเลนต ขึ้นกับผลตางของอิเลกโตรเนกาติวิตี้
![Page 6: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Glasses Clay products
Refractories Abrasives Cements Advanced ceramics
-optical -composite reinforce -containers/ -household
-whiteware -bricks
-bricks for high T (furnaces)
-sandpaper -cutting -polishing
-composites -structural
engine -rotors -valves -bearings
-sensors
(Adapted from Fig. 13.1 and discussion in Section 13.2-6, Callister 6e.)
TAXONOMY OF CERAMICS
สมบัติเดนของเซรามิก: จุดหลอมเหลวสูง (ยกเวน แกวจุดหลอมเหลวสูงปานกลาง) แข็ง เปราะ มอดุลัสความยืดหยุนสูง ทนตอ Creep ไดดีการใชงาน: ทนความรอนสูง ทนการสึกกรอน และงานเฉพาะอื่น ๆ เชน ทางไฟฟา
แกว ดินเหนียว วัสดุทนไฟ วัสดุขัดสี
![Page 7: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/7.jpg)
7
เซรามิกทนความรอน- วัสดุทนไฟ
1. fireclay: temp. < 1587 oC ชิ้นสวนโครงสรางเตา2. Silica or acid refractory.: temp. < 1650 oC3. Basic refractory: MgO สูง4. Special refractory: alumina, silica, magnesia, zirconia
(ZrO2), mullite(3Al2O3-2SiO2), graphite, SiC.
![Page 8: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/8.jpg)
8
เซรามิกที่เปนสารขัดสี
ใชตัดหรือขัดสีวัสดุอื่น ๆ
มี ๓ รูปแบบ: 1.bonded to grinding wheel (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3. loose grains.
![Page 9: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Engineering ceramics เซรามิกทางวิศวกรรม
Alumina (Al2O3): วัสดุทนไฟ, ทอหรือปูพื้นสําหรับงานเคมี, เบา, หัวเทียน, ฉนวน
Silicon nitride(Si3N4): สมบัติดีทั้งดานการทนความรอน ความแข็งและความแกรง ใชทําอุปกรณตัด ลูกกลิ้งแบบลดแรงเสียดทาน บอลแบริ่ง อุปกรณหัวจุด ชิ้นสวนเครื่องยนต
![Page 10: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Engineering ceramics เซรามิกทางวิศวกรรม (2)
Silicon Carbide (SiC): ความแข็งสูง เฉื่อยตอปฏิกิริยาเคมีและทนความคืบสูงแตคอนขางเปราะ ในใชงานเคมี หัวฉีด งานทนตอการสึกกรอน งานทนตอความรอน (และความคืบ) เชน ทอ เตาที่ใชอุณหภูมิสูง
Zirconia (ZrO2) : ทําอุปกรณตัดที่ตองการการสึกหรอต่ํา การขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิสูง เหมาะสําหรับเคลือบบนผิวโลหะ
![Page 11: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Electronic ceramicsเซรามิกในงานไฟฟาฉนวน: Electrical porcelain (~ 50%clay, 25% silica, 25% feldspar), steatite (~90% talc, 10% clay), fosterite(Mg2SiO4), alumina.ตัวเก็บประจุ: Barium titanate (BaTiO3) มีคาdielectric constant สูงถึง 1200-1500.สารกึ่งตัวนํา: silicon, SiC, GaAs.วัสดุพวก Piezoelectrics
![Page 12: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/12.jpg)
12
สมบัติไดอิเล็กตริกตัวเก็บประจุ C = q/V หนวย C/V=F (Coulomb/volt = Farad)รูปขางลาง แสดงตัวเก็บประจุจากแผนโลหะขนานสองแผนในสุญญากาศ
lAC 0ε=
Permittivity ของสุญญากาศ=8.854×10-12 F/m
![Page 13: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/13.jpg)
13
สมบัติไดอิเล็กตริก
เมื่อมีวัสดุอื่นอยูระหวางแผนโลหะ
lAC 0κε=
คาคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุนั้น
![Page 14: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/14.jpg)
14
สมบัติไดอิเล็กตริก
คาคงที่ไดอิเล็กตริกสูง--- เปนตัวเก็บประจุที่ดี(ถาต่ํา --- เปนฉนวนไฟฟา)
Dielectric Strength ความตางศักยสูงสุดที่วัสดุยังคงความเปนฉนวนไวได (คือไมยอมใหไฟฟาไหลผาน)
V/mil, kV/mm
![Page 15: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/15.jpg)
15
สมบัติไพอิโซอิเล็กตริก
พบในวัสดุพวกแบเรียมไททาเนต (BaTiO3)วัสดุสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟาเปนพลังงานกล(เกิดความเครียดขึ้นภายในสนามไฟฟา) และกลับกัน (สรางความตางศักยภายใน เมื่อเกิดความเครียด)
![Page 16: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/16.jpg)
16
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 17: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/17.jpg)
17
• Quartz is crystallineSiO2:
Si4+Na +
O2-
• Basic Unit:
Si0 4 tetrahedron4-
Si4+
O2-
• Glass is amorphous• Amorphous structure
occurs by adding impurities(Na+,Mg2+,Ca2+, Al3+)
• Impurities:interfere with formation ofcrystalline structure.
(soda glass)Adapted from Fig. 12.11, Callister, 6e.
GLASS STRUCTURE
![Page 18: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Glass (amorphous solid)
T
Specific volume
Liquid (disordered)Supercooled
Liquid
Crystalline (i.e., ordered) solid
TmTg
• Specific volume (1/ρ) vs Temperature (T):
• Glasses: --do not crystallize--spec. vol. varies smoothly with T--Glass transition temp, Tg
• Crystalline materials: --crystallize at melting temp, Tm--have abrupt change in spec.
vol. at Tm
• Viscosity: --relates shear stress &
velocity gradient:--has units of (Pa-s)
τ = ηdvdy
velocity gradient
dvdy
τ
τglass dv
dy
Adapted from Fig. 13.5, Callister, 6e.
GLASS PROPERTIES
![Page 19: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Various Points in Glasses
![Page 20: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Various Points in Glasses
![Page 21: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/21.jpg)
21
การผลิตแกว
Pressing
Blowing
![Page 22: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/22.jpg)
22
การผลิตแกว
![Page 23: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/23.jpg)
23
• Annealing:--ลดความเคนภายในอันเกิดจากการเย็นตัวที่ไมสม่ําเสมอ--อบถึง Annealing Point แลวใหเย็นตัวชา ๆ จนถึงอุณหภูมิหอง
• Tempering:--ทําใหผิวแกวอยูในสภาวะความเคนอัด--จะชวยปดไมใหรอยราวที่ผิวขยายตัวออกไป
--ผลของการ temper แกว- รอยราวที่ผิวถูกบีบปดไว แกวทนแรงไดสูงขึ้น
further cooledbefore cooling surface cooling
tensioncompression
compressionhot hot
cooler
cooler
HEAT TREATING GLASS
![Page 24: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Tempered Glass
![Page 25: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/25.jpg)
25
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 26: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/26.jpg)
26
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
การเตรียมวัสดุผงวัสดุ, สารยึดเหนี่ยว (Binder), สารหลอลื่น(Lubricant)
การขึ้นรูปกรรมวิธีทางความรอนการอบแหงและกําจัดสารยึดเหนี่ยวSintering (Firing)Vitrification
![Page 27: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/27.jpg)
27
ram billet
container
containerforce die holder
die
Ao
Adextrusion
• บดและคัดขนาดใหไดขนาดอนุภาคที่ตองการ
• ผสมอนุภาคกับน้ํา ไดเปน สลิป (slip)
--Hydroplastic forming:extrude the slip (e.g., into a pipe)
• ขึ้นรูปเปน "green" component
ชิ้นงานกลวง
pour slip into mold
absorb water into mold “green
ceramic”
pour slip into mold
drain mold
“green ceramic”
• Dry and Fire the component
--Slip casting:
ชิ้นงานตัน
Adapted from Fig. 11.7, Callister 6e.
Adapted from Fig. 13.10, Callister 6e.(Fig. 13.10 is from W.D. Kingery, Introduction to Ceramics, John Wiley and Sons, Inc., 1960.)
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 28: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/28.jpg)
28
• ดินเหนียวเปนวัสดุราคาถูก• เมื่อผสมน้ําเขาไปในดินเหนียว
--ทําใหเนื้อวัสดุเฉือนออกจากกันไดงายตามระนาบที่ ดูดกันดวยแรงออน ๆ ของวันเดอรวาล
--ทําใหขึ้นรูปดวยวิธี extrusion ได--ทําใหขึ้นรูปดวยวิธี slip casting
• Structure ofKaolinite Clay:
Adapted from Fig. 12.14, Callister 6e.(Fig. 12.14 is adapted from W.E. Hauth, "Crystal Chemistry of Ceramics", American Ceramic Society Bulletin, Vol. 30 (4), 1951, p. 140.)
SLIP
weak van der Waals bonding
charge neutral
charge neutral
Si 4+
Al 3+-OH
O2-
Shear
Shear
![Page 29: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/29.jpg)
29
![Page 30: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/30.jpg)
30
![Page 31: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/31.jpg)
31
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
การขึ้นรูปโดยกระบวนการอัด (Pressing)Cold Pressing/ Hot PressingIsostatic PressingUniaxial Pressing
![Page 32: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/32.jpg)
32
![Page 33: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/33.jpg)
33
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
Advanced Ceramics/Engineering Ceramics Traditional Ceramics
![Page 34: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Si0 2 particle (quartz)
glass formed around the particle
micrograph of porcelain
70 µm
wet slip partially dry “green ” ceramic• Firing:
--T raised to (900-1400 C)--vitrification: glass forms from clay and flows between
SiO2 particles.
• Drying: layer size and spacing decrease.Adapted from Fig. 13.11, Callister 6e.(Fig. 13.11 is from W.D. Kingery, Introduction to Ceramics, John Wiley and Sons, Inc., 1960.)
Adapted from Fig. 13.12, Callister 6e.(Fig. 13.12 is courtesy H.G. Brinkies, Swinburne University of Technology, Hawthorn Campus, Hawthorn, Victoria, Australia.)
DRYING AND FIRING
![Page 35: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/35.jpg)
35
• Firing/Sintering: ลดขนาดของรูพรุน (Pore Size)ทําใหความหนาแนนเพิ่มขึ้นความแข็งแรงสูงขึ้นกระบวนการในสภาพของแข็ง (Solid-state process)
• Aluminium oxide powder:--sintered at 1700°C
for 6 minutes.
Adapted from Fig. 13.15, Callister 6e.(Fig. 13.15 is from W.D. Kingery, H.K. Bowen, and D.R. Uhlmann, Introduction to Ceramics, 2nd ed., John Wiley and Sons, Inc., 1976, p. 483.)
15 µm
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 36: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/36.jpg)
36
ปรากฏการณที่เกิดในการเผาผนึก
![Page 37: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/37.jpg)
37
สมบัติทางกลของเซรามิก
ขึ้นกับปริมาณและขนาดของรูพรุนเปนสําคัญ (กระบวนการเผาผนึก) รองลงไปคือ ขนาดเกรน ปริมาณและขนาดของสิ่งเจือปน สวนผสม สิ่งแวดลอม ฯลฯโดยทั่วไปเปนวัสดุเปราะ และมีคามอดุลัสความยืดหยุนสูงมากทดสอบทางกลดวยการทดสอบแรงอัด หรือ แรงดัดสามจุด (Three-point Bending)
![Page 38: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/38.jpg)
38
สมบัติทางกลของเซรามิก
การทดสอบ Three-point Bending
![Page 39: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/39.jpg)
39
วัสดุเปราะ (Brittle Materials)วัสดุเหนียว (Ductile Materials)
![Page 40: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/40.jpg)
40
วัสดุเปราะ (Brittle Materials)วัสดุเหนียว (Ductile Materials)
![Page 41: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/41.jpg)
41
การผลิตผลิตภัณฑเซรามิก
![Page 42: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/42.jpg)
4216
Cementation
• กระบวนการเหมาะสําหรับผลิตคราวละมาก ๆ (การผลิตเชิงมวล)• ตัวอยาง- ปูนซีเมนตพอรตแลนด (Portland cement):
• mix clay and lime bearing materials• calcinate (heat to 1400°C)• สวนผสมหลัก:
• tri-calcium silicate• di-calcium silicate
• เวลาใชงาน- ผสมน้ํา• เกิดเปนของผสมเปยก (Paste) ซึ่งนําไปเท กอ เปนรูปรางได กอนที่มันจะแข็งตัว
• การแข็งตัวเกิดจากปฏิกิริยา hydration (chemical reactions with the water)
![Page 43: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/43.jpg)
4317
SUMMARYBasic categories of ceramics:
glassesclay productsrefractoriescementsadvanced ceramics
Fabrication Techniques:glass forming (impurities affect forming temp).particulate forming (needed if ductility is limited)cementation (large volume, room T process)
Heat treating in Glasses: Used toalleviate residual stress from cooling,produce fracture resistant components by putting surface into compression.
![Page 44: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/44.jpg)
44
วัสดุผสมComposite Materials
![Page 45: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/45.jpg)
45
นิยามและประเภทของวัสดุผสมวัสดุผสม
ประกอบขึ้นจากวัสดุหลายชนิด
มีสัดสวนแนนอน
คุณสมบัติขึ้นกับวัสดุตั้งตน
ไมเกิดปฏิกิริยาเคมี/หลอม/ละลาย
ผสมในระดับมหภาค หรือ จุลภาค
ประกอบดวย วัสดุพื้น (Matrix) และวัสดุเสริม (Dispersed Phase)
woven fibers
cross section view
0.5 mm
0.5 mmReprinted with permission fromD. Hull and T.W. Clyne, An Introduction to Composite Materials, 2nd ed., Cambridge University Press, New York, 1996, Fig. 3.6, p. 47.
![Page 46: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/46.jpg)
46
นิยามและประเภทของวัสดุผสม
วัสดุพื้น (เมทริกซ)เนื้อวัสดุมีความตอเนื่อง
มีหนาที่ถายทอดแรงกระทําไปยังเฟสอื่น
ปกปองเฟสอื่นจากสิ่งแวดลอม
ประเภทMMC, CMC, PMC
Metal-matrix Composite
Ceramic-matrix Composite
Polymer-matrix Composite
![Page 47: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/47.jpg)
47
นิยามและประเภทของวัสดุผสม
วัสดุเสริมเพิ่ม/เสริมคุณสมบัติใหแกเมทริกซMMC เพิ่ม YS, TS, Creep Resist.CMC เพิ่ม KCPMC เพิ่ม E, YS, TS, Creep Resist.
ประเภทParticle, Fiber, Structuralอนุภาค, เสนใย, โครงสราง
![Page 48: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/48.jpg)
48
วัสดุผสมชนิดเสริมดวยอนุภาค
![Page 49: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/49.jpg)
49
วัสดุผสมชนิดเสริมดวยอนุภาค
![Page 50: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/50.jpg)
50
วัสดุผสมชนิดเสริมเสนใย
![Page 51: 2109101 Engineering Materials - pioneer.netserv.chula.ac.thpioneer.netserv.chula.ac.th/~psuvanch/101-49-1-9cerc.pdf · (glass ceramic, resin, and metal bond) 2. coated abrasive 3.](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022022523/5b3a2fde7f8b9a5a178f3e08/html5/thumbnails/51.jpg)
51
วัสดุผสมชนิดโครงสราง• Sandwich panels แผงแซนดวิช
-- ความหนาแนนต่ํา, แกนกลางเปนโครงสรางรังผึ้ง-- ขอดี: เบา, ความตานการโกงสูง