Nitruro di silicio (Si₃N₄), ossido di alluminio (Al₂O₃) e titanato di alluminio (Al₂TiO₅). Questi tre materiali rientrano tutti nella categoria delle ceramiche avanzate o ceramiche tecniche, caratterizzate da punti di fusione elevati, elevata durezza, eccellente stabilità chimica, buona resistenza all'usura e una certa resistenza alle alte-temperature. Tuttavia, le loro caratteristiche principali sono significativamente diverse:
Nitruro di silicio (Si₃N₄): rinomato per la sua elevata resistenza, elevata tenacità, eccellente resistenza agli shock termici e buon tasso di ritenzione della resistenza alle alte-temperature, è un rappresentante della ceramica strutturale ad alte-prestazioni.
Allumina (Al₂O₃): è nota per la sua elevata durezza, eccellente resistenza all'usura, buon isolamento elettrico, inerzia chimica e costo relativamente basso ed è la ceramica tecnica più utilizzata.
Titanato di alluminio (Al₂TiO₅): la sua caratteristica più importante è un coefficiente di dilatazione termica estremamente basso, che offre un'eccellente resistenza agli shock termici. Tuttavia, la sua resistenza meccanica è relativamente bassa e esiste un problema di decomposizione termica entro un certo intervallo di temperature.
Campi di applicazione tipici
Nitruro di silicio (Si₃N₄):
Componenti strutturali ad alta-temperatura: parti di turbine a gas (pale del rotore della turbina, boccole del bruciatore), parti di motori diesel (candele di riscaldamento elettrico, rotori del turbocompressore), cuscinetti ad alta-temperatura, mobili del forno (rulli, staffe).
Parti-resistenti all'usura: utensili da taglio, anelli di tenuta, componenti della pompa, rulli, sfere dei cuscinetti.
Componenti resistenti agli shock termici-: componenti trattati con fusione metallica (manicotti per termocoppie a immersione, tubi montanti), componenti dello scambiatore di calore.
Altro: componenti di apparecchiature per la produzione di semiconduttori (dispositivi, basi di riscaldamento), bioceramica (giunti artificiali).
Ossido di alluminio (Al₂O₃)
Isolanti elettrici: substrati elettronici (imballaggi di circuiti integrati, substrati di circuiti a film spesso e sottile), isolanti per candele, isolanti ad alta-tensione, componenti di tubi a vuoto/tubi a microonde.
Parti-resistenti all'usura: anelli di tenuta, componenti della pompa a stantuffo, cuscinetti (in particolare manicotti a sfera in ceramica mista), guide per fili tessili, ugelli, mezzi di macinazione (sfere, rivestimenti).
Parti resistenti alla corrosione-: pompe chimiche, componenti di valvole, recipienti da laboratorio (crogioli, tubi).
Biomedico: Articolazioni artificiali (anca, ginocchio), impianti dentali (monconi implantari).
Componenti ad alta-temperatura: materiali refrattari, rivestimenti di forni, manicotti di termocoppie (è necessario considerare lo shock termico).
Altro: Abrasivi, utensili da taglio (taglio dei metalli), tubi laser, armature trasparenti (allumina trasparente).
Titanato di alluminio (Al₂TiO₅):
Componenti chiave per la resistenza agli shock termici: parti di motori automobilistici (rivestimento del tubo di scarico, materiale di base del rivestimento con barriera termica, inserto superiore del pistone), parti per il trattamento della fusione dei metalli (manicotto protettivo, crogiolo, tazza di colata), rivestimento del forno ad alta temperatura/mobili del forno (supporto, asta del rullo), parti dello scambiatore di calore.
Componenti a bassa dilatazione termica: componenti di strumenti di precisione che richiedono stabilità dimensionale (in ambienti con fluttuazioni di temperatura).
Componente di isolamento termico: sfrutta la sua bassa conduttività termica.
Filtrazione e trasportatori catalitici: le strutture porose vengono utilizzate per la filtrazione di metalli fusi o come trasportatori di catalizzatori (sfruttando la loro stabilità chimica e la specifica struttura dei pori).
