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熱とファインセラミックス
耐熱性 熱膨張係数 熱伝導率
熱に強い
焼きものであるレンガやタイルが熱に強いことはよく知られています。ファインセラミックスは、さらに熱に強い性質があります。アルミニウムは約660℃で溶けだすのに対し、ファインセラミックスのアルミニウムの酸化物であるアルミナは約2,000℃以上にならないと溶けたり分解したりしません。


用途 : エンジン部品、金属溶湯部品
 
様々な特性を持つファインセラミックスの種類(材料)の紹介

解説
耐熱性と耐熱衝撃性
ファインセラミックスの熱に強い性質は、物質が熱で溶けだす融解温度と、急激な温度変化にどこまで耐えられるかという耐熱衝撃性で表されます。特に熱に強い窒化ケイ素では、水中落下による耐熱衝撃性でも、水冷で550℃という高い性能を有しています。このため、窒化ケイ素は、とくに大きく温度が上下する部分に使う材料に適しており、エネルギー産業や金属製造などの高温分野で利用されています。

耐熱衝撃性(水中落下)
図:耐熱衝撃性(水中落下)グラフ 窒化ケイ素550度、炭化ケイ素400度、ジルコニア300度、アルミナ200度 (測定方法/JIS R1648-2002)
グラフ値の引用については「グラフ値の引用について」よりご確認ください。
図:耐熱衝撃性テスト方法イメージ テストピース 3×4×35mm、水30度
ファインセラミックスの熱衝撃抵抗
物質の熱衝撃抵抗は、急冷により破壊が生じたときの加熱されたファインセラミックスと冷却媒体の温度差で示されます。急激に冷却されたときに内部と表面に生じる温度差により発生する内部応力が、ファインセラミックスの強度を越えたときに破壊します。温度差は、「セラミックスの熱伝導度」と「ファインセラミックスと冷却媒体との熱伝達係数」で決まります。また、発生する応力はファインセラミックスのヤング率、熱膨張係数、内部と表面の温度差の積で求められます。
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