セラミック材料は、硬さや高温安定性で知られていますが、しばしば脆弱に苦しむ。 それらの靭性を改善することは、航空宇宙、電子機器、および生体医療機器などの産業におけるアプリケーションを拡大するために不可欠です。 いくつかの実用的な方法は、セラミックの靭性を効果的に高めるために採用することができます。

素材構成変更

セラミック材料の組成を調整することで、靭性が大幅に向上します。二次相またはドーパントを組み込むことで、ひび割れを取り除き、骨折中にエネルギーを吸収することができます。例えば、ジルコニアをアルミナに添加することにより、変形の靭化が生まれ、割れた伝搬に対する抵抗が向上します。

マイクロ構造制御

セラミックスの微細構造をコントロールすることは、靭性の強化のための重要な方法です。粒径の精製や制御された気孔率を作成するなどの技術は、亀裂経路やエネルギー吸収に影響を与えることができます。微結晶セラミックスは、亀裂成長を妨げる増加した穀物境界領域のために、より高い靭性を有する傾向があります。

加工技術

高度な処理方法は、改良された靭性でセラミックスを作り出すことができます。 熱間圧(HIP)とプラズマ焼結(SPS)は、微細構造を維持しながら、セラミックスを分解する技術です。 これらの方法は、欠陥や気孔率を減らし、機械的特性を強化します。

表面処理

  • レーザーの衝撃のペニング
  • 表面研磨
  • コーティングの塗布

表面処理は、圧縮応力を低下させ、厳しい表面層を生むことによって靭性を向上させることもできます。これらの方法は、亀裂の開始を防ぎ、ストレス下での亀裂の増殖を遅らせるのに役立ちます。