French 
English 
German 
Spanish Matériaux céramiques : Guide des propriétés et des applications
Introduction
Les matériaux céramiques, inorganiques et non métalliques, sont fabriqués par frittage à haute température et offrent une dureté, une stabilité thermique et une résistance à la corrosion exceptionnelles. Ces attributs rendent les céramiques indispensables dans tous les secteurs, de l'aérospatiale aux applications biomédicales. Cet article explore les principales propriétés et applications des matériaux céramiques, à l'aide d'un tableau détaillé, afin de mettre en évidence leur polyvalence dans les environnements industriels.
Propriétés des matériaux céramiques
Les matériaux céramiques présentent un large éventail de propriétés mécaniques, thermiques et électriques, ce qui les rend adaptés à diverses applications. Voici leurs principales caractéristiques :
- Dureté élevée: De 2,3 GPa (Macor) à 33 GPa (Carbure de Bore), assurant la résistance à l'usure.
- Stabilité thermique: Températures de fonctionnement maximales jusqu'à 1750°C (Alumina 99.95%), idéal pour les environnements à haute température.
- Isolation électrique: Résistivité volumique jusqu'à >10¹⁷ ohm-cm (Macor), adaptée aux applications électroniques.
- Résistance mécanique: La résistance à la flexion varie de 94 MPa (Macor) à 1800 MPa (Zircone 3YZ), ce qui lui permet de jouer un rôle structurel.
- Faible dilatation thermique: CTE aussi bas que 2,5 × 10-⁶/K (nitrure de silicium), assurant la stabilité dimensionnelle.
Tableau des propriétés détaillées
Le tableau ci-dessous résume les principales propriétés de divers matériaux céramiques, sur la base de données industrielles.AS
| Matériau | Densité (g/cm³) | Résistance à la flexion (MPa) | Dureté (GPa) | Conductivité thermique (W/mK) | CTE (10-⁶/K) | Température maximale (air) (°C) | Constante diélectrique | Résistivité du volume (ohm-cm) |
| Alumine 96% | 3.75 | 200-300 | 12 | 25 | 6.3 | 1600 | 9.8 | >10¹⁴ |
| Alumine 99.7% | 3.95 | 250-350 | 14 | 33 | 6.5 | 1700 | 9.9 | >10¹⁴ |
| Alumine 99.95% | 3.98 | 500-600 | 18 | 45 | 7.5 | 1750 | 9.9 | >10¹⁶ |
| ZTA | 4.1 | 600 | 16 | 20 | 7 | 1500 | 10 | >10¹⁶ |
| ATZ | 4.18 | 850 | 21.5 | 20 | 7.5 | 1500 | 10 | >10¹⁶ |
| Zircone 3YZ | 5.5 | 1800 | 14 | 6 | 8 | 1200 | 25 | >10¹² |
| Nitrure d'aluminium | 3.32 | 350 | 10 | 170 | 4.5 | 1200 | 8.8 | >10¹³ |
| Carbure de silicium | 3.1 | 410 | 28 | 102.6 | 4.02 | 1200 | N/A | 10²-10¹¹ |
| Carbure de bore | 2.52 | 420 | 33 | 20-40 | 90 | 1800 | 5-8 | N/A |
| Nitrure de silicium | 3.2-3.4 | 730 | 15 | 25 | 2.5 | 1200 | 8 | >10¹⁴ |
| Shapal Hi M Soft | 2.88 | 300 | 3.8 | 92 | 4.8 | 1000 | 6.8 | >10¹⁵ |
| Macor | 2.52 | 94 | 2.3 | 1.5 | 9 | 800 | 6 | >10¹⁷ |
| Nitrure de bore | 1.9 | 13-29 | N/A | 21 | N/A | 850 | N/A | >10¹⁴ |
Notes de table
- Propriétés mécaniques : Une dureté élevée (par exemple, 33 GPa pour le carbure de bore) garantit la durabilité dans les applications abrasives.
- Propriétés thermiques : Une conductivité thermique élevée (par exemple, 170 W/mK pour le nitrure d'aluminium) favorise la dissipation de la chaleur.
- Propriétés électriques : La résistivité élevée du volume (par exemple, >10¹⁷ ohm-cm pour Macor) garantit une isolation fiable.
Applications des matériaux céramiques
Les matériaux céramiques sont utilisés dans diverses industries en raison de leurs propriétés variées. Voici leurs principales applications :
- Applications à haute température: Le carbure de silicium et le nitrure de bore (jusqu'à 1800°C) sont utilisés dans les revêtements de fours et les composants aérospatiaux tels que les pales de turbines.
- Isolation électrique: L'alumine (>10¹⁴ ohm-cm) et le nitrure d'aluminium (170 W/mK) sont idéaux pour les substrats électroniques et les dissipateurs thermiques.
- Composants résistants à l'usure: Le nitrure de silicium (dureté de 15 GPa) et la zircone (résistance de 1800 MPa) sont utilisés dans les roulements et les outils de coupe.
- Applications biomédicales: La zircone (résistance à la rupture jusqu'à 17 MPa m¹/²) convient aux implants dentaires et aux prothèses articulaires.
- Fabrication de semi-conducteurs: Shapal Hi M Soft (92 W/mK) supporte les composants de précision dans les équipements semi-conducteurs.
- Prototypage: L'usinabilité de Macor permet le prototypage rapide de formes complexes.
Conclusion
Les matériaux céramiques offrent une dureté, une stabilité thermique et une isolation électrique exceptionnelles, ce qui les rend essentiels pour les applications dans l'aérospatiale, l'électronique et les industries biomédicales. Leurs diverses propriétés garantissent leur fiabilité dans des environnements exigeants.
Pôle Céramique avancée est un fabricant et fournisseur de premier plan de produits céramiques de haute qualité sous forme de plaques, feuilles, tiges, tubes, creusets, substrats et pièces sur mesure, offrant des solutions personnalisées pour diverses applications industrielles et de recherche.