Keraamisia liitoksia käytetään laajasti erilaisissa konesovelluksissa, koska ne kestävät korkeaa lämpötilaa ja ovat kemiallista vakautta. Materiaalin yhteensopivuuden varmistaminen keramiikassa on olennaista, jotta voidaan estää viat ja pidentää komponentin käyttöikää. Tässä artikkelissa käsitellään perusperiaatteita ja annetaan laskentaesimerkkejä yhteensopivien keraamisten liitosten suunnittelussa.

Aineellisen yhteensopivuuden periaatteet

Materiaaliyhteensopivuuteen kuuluu sellaisten materiaalien valitseminen, joilla on samanlaiset lämpölaajenemiskertoimet, kemialliset ominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet. Kun nämä tekijät ovat linjassa, stressin kertymisen, halkeilun tai delaminoinnin riski on mahdollisimman pieni. Oikein yhteensopivuus takaa, että liitos kestää toimintaolosuhteet ilman hajoamista.

Lämpölaajenemisnäkökohdat

Keraamisten materiaalien lämpölaajenemiskertoimien yhteensovittaminen vähentää lämpöjännitystä lämpötilan vaihtelun aikana. Epäsuhta voi johtaa nivelten vikaan. Laskelmassa verrataan kertoimia ja arvioidaan tuloksena olevaa rasitusta lämmitys- tai jäähdytysjaksojen aikana.

Laskelmaesimerkki

Oletetaan, että kaksi keramiikkaa, materiaali A ja materiaali B, liitetään. Materiaali A:n lämpölaajenemiskerroin on 5 x 10[-6 /°C ja materiaali B:ssä on 7 x 10[-6[ /°C. Jos lämpötilan muutos on 300 °C, erotuskanta voidaan laskea seuraavasti:

Kantaero = (kerroin B - kerroin A) x lämpötilan muutos

= (7 x 10-6 - 5 x 10-6) x 300 = 0,6

Tämä kantaero osoittaa mahdollisen stressin nivelessä, ohjaavat materiaalin valintaa minimoidakseen vikariskit.