Caratterizzazione dei ceramici multipurpose
Introduzione:
Le ceramiche sono fra i materiali più antichi utilizzati dall’uomo, dato che le ceramiche naturali (rocce) sono i costituenti essenziali della crosta terrestre (Silice ed Ossigeno formano SiO2); oggi con il termine generale di materiali ceramici si indicano tutti i prodotti ottenuti per cottura di composti inorganici e cioè anche composti vetrosi e refrattari a base di miscele di ossidi metallici; nella maggior parte dei casi, sono composti da metalli e non metalli e presentano tutti i tipi di legami, da quello ionico puro, fino al legame interamente covalente, associati in certi casi a legami metallici o di Van der Walls.
Le composizioni chimiche dei materiali ceramici variano notevolmente: si passa da composti semplici a miscele costituite da molte fasi complesse legate tra di loro.
La presenza di legami a carattere fortemente covalente provoca nei ceramici la formazione di strutture polimeriche.
Le caratteristiche principali dei ceramici sono:
- Carattere refrattario (temperature di fusione molto alte)
- Elevata durezza
- Alta resistività’ elettrica
- Bassissima conducibilità termica
- Buona resistenza chimica e atmosferica
- Bassi costi di materie prime e fabbricazione (soltanto per alcuni ceramici)
- Possibilità di manipolare l’aspetto attraverso trattamenti superficiali
- Si possono inoltre conferire loro proprietà specifiche come il ferromagnetismo e la semi conduttività’; unico difetto è la loro non duttilità che ne limita le applicazioni.
I ceramici hanno una microstruttura complessa che dipende dal processo di fabbricazione; in generale, i materiali ceramici usati in applicazioni tecnologiche possono essere divisi in due gruppi:
- materiali ceramici tradizionali
- materiali ceramici avanzati.
I materiali ceramici avanzati sono tipicamente formati da composti puri o quasi puri quali l’ossido di alluminio (Al2O3), il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di silicio (Si3N4). Esempi d’impiego dei materiali ceramici nelle tecnologie avanzate sono il carburo di silicio utilizzato nelle zone a elevata temperatura nei motori a turbina degli aerei e l’ossido di alluminio con cui si realizza la base di supporto per microcircuiti integrati in un modulo a conduzione termica.
Fondamentale sono anche le applicazioni nel settore Spaziale (velivoli ipersonici).
CARATTERIZZAZIONE del CERAMICI:
I microscopi HIROX consentono di effettuare un controllo di dettaglio delle caratteristiche morfologiche di un materiale ceramico. Da questa caratterizzazione e relativa valutazione se ne deduce il legame che intercorre la miscela del ceramico – il processo di fabbricazione – le proprietà ottenute. Da qui il confronto con quelle nominali di progetto e la conseguente rimodulazione sia della composizione che del processo.
Sotto è riportato un interessantissimo video che mostra una caratterizzazione mediate Microscopio HIROX 3D Digitale di un filtro ceramico.