Céramique industrielle
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2008-06-20T09:27:58Z
Ollamh
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Branche de la [[céramique]] destinée à ses applications industrielles, par opposition aux créations artisanales ([[poterie]]) ou artistiques ([[céramique d'art]]).
==Propriétés des céramiques==
Les objets en céramique sont habituellement durs et résistants. Cependant, de petites imperfections dans la céramique peuvent rendre ces matériaux fragiles. Dans certaines conditions, comme des températures extrêmement basses, certaines céramiques deviennent des [[supraconductivité|supraconducteurs]].
Les céramiques peuvent garder leur solidité même à des températures très élevées. Elles ont généralement une [[conductivité]] thermique faible. Elles sont opaques (céramiques cristallines) ou translucides (verres amorphes), elles résistent à l'acide et sont très solides.
==Utilisations==
Leur faible conductivité thermique font qu'elles sont utilisées comme isolants thermiques ou matériaux réfractaires, comme par exemple dans les tuiles du [[bouclier thermique]] des [[navette spatiale|navettes spatiales]] ou dans l'aviation, pour recouvrir par exemple la structure métallique des [[aube (mécanique)|aubes]] des [[turbine]]s.
Dans les années 1980, l'entreprise [[Toyota (entreprise)|Toyota]] a mis au point un moteur en céramique pouvant supporter une température supérieure à 3 300°C. Ce type de moteur n'a pas besoin d'être refroidi, il permet un gain de rendement et de poids très important par rapport aux moteurs à explosion classiques. Cependant, il n'est pas produit en grande série du fait de nombreuses difficultés industrielles (notamment du fait du degré de pureté nécessaire).
Les propriétés optiques de certaines céramiques permettent leur utilisation dans les lampes à vapeur métallique, dans des lasers, ainsi que dans des détecteurs infrarouge. Leur inertie chimique et leur bio-compatibilité en font des candidats valables pour les prothèses chirurgicales et dentaires. Les propriétés des céramiques peuvent également être utilisées pour réduire les frottements entre pièces mécaniques (roulements à billes céramiques par exemple) ou encore détecter des gaz, de l'humidité, agir comme catalyseur ou réaliser des électrodes.
== Exemples de matériaux céramiques ==
Pour les applications dans les domaines du frottement et de l'[[b:Tribologie - Usure des surfaces|usure]], voir le chapitre détaillé du Wikilivre de '''[[b:Tribologie|tribologie]]''' consacré aux '''[[b:Tribologie - Matériaux utilisables pour le frottement|matériaux utilisables pour le frottement]]'''.
* '''[[alumine]]''' (oxyde d'[[aluminium]] Al<sub>2</sub>[[oxygène|O]]<sub>3</sub>) : bonne tenue mécanique aux températures élevées, bonne [[conductivité thermique]], grande résistivité électrique, grande [[dureté]], bonne résistance à l'usure, inertie chimique.
: '''Applications''' : [[isolateur]]s électriques, supports d'éléments chauffants, protections thermiques, éléments de broyage, composants mécaniques, bagues d'[[étanchéité]].Prothèses dentaires
* '''nitrure de [[silicium]]''' Si<sub>3</sub>[[azote|N]]<sub>4</sub> : grande dureté, bonne résistance à l'usure et à l'abrasion, bonne inertie chimique, bonne résistance aux chocs thermiques. Il existe deux types de nitrure de silicium : lié par nitruration de poudre de silicium comprimée ou par pressage de la poudre de nitrure de silicium à température élevée ([[frittage]]).
: '''Applications''' : poudres abrasives, outils de coupe, réfractaire pour la sidérurgie, billes de roulement, bagues d'étanchéité pour le moulage des métaux, soupapes (automobile).
* '''[[sialon]]''' : solution solide de nitrure de silicium, de nitrure d'aluminium et de d'oxyde d'aluminium.
* '''carbure de [[bore]]''' B<sub>4</sub>[[carbone|C]].
: '''Applications''' : [[blindage]] des [[char d'assaut|tanks]] et des [[hélicoptère]]s.
* '''[[carbure de silicium]]''' ou '''carborundum''' SiC : grande dureté, bonne résistance aux chocs thermiques, grande conductivité thermique, faible dilatation thermique, excellente inertie chimique.
: '''Applications''' : réfractaires, résistances chauffantes, outils de coupe, pièces de [[frottement]], joints d'étanchéité des pompes à eau, support de [[catalyseur]].
* '''cordiérite''' (silicate alumineux ferro-magnésien) : bonne résistance aux chocs thermiques, bonne conductivité thermique.
: '''Applications''' : isolants électriques, échangeurs thermiques, éléments chauffants
* '''mullite''' Al<sub>6</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>13</sub> : bonne résistance aux chocs thermiques, conductivité thermique faible, résistivité électrique importante.
: '''Applications''' : produits réfractaires.
* '''nitrure d'aluminium''' AlN : conductivité thermique élevée, bonne résistance électrique, transparent aux longueurs d'onde du visible et de l'infra-rouge.
: '''Applications''' : circuits imprimés, colonnes thermiques, fenêtres pour radar, creusets pour la fonderie.
* '''[[zircone]]''' (oxyde de [[zirconium]] ZrO<sub>2</sub>) : excellentes propriétés mécaniques aux températures élevées, conductivité thermique faible à température ambiante, conducteur électrique à T > 1000°C, grande dureté, bonne résistance à l'usure, bonne inertie chimique, bonne résistance aux attaques des métaux. Il existe deux types : zircone non stabilisée, utilisée en tant qu'additif, matériau de revêtement, poudre abrasive ... et zircone stabilisée à l'[[yttrium]] (ZrO<sub>2</sub>/Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> = TZP) ou à la [[magnésie]] (ZrO<sub>2</sub>/[[magnésium|MgO]] = PSZ).
: '''Applications''' : creusets, buses de coulée, éléments chauffants, revêtement anti-thermique, conducteurs ioniques.Prothèses dentaires
* '''nitrure de [[bore]]''' NB : haute conductivité thermique, faible dilatation thermique, excellente résistance aux chocs thermiques, haute résistance diélectrique, faible constante diélectrique, inerte chimiquement, transparent aux micro-ondes, facilement usinable.
: '''Applications''' : isolants électriques à très hautes températures, [[creuset]]s pour la [[fonderie]], garnitures de fours, gaines de [[thermocouple]]s, supports de résistances, [[lubrifiant]] à haute température.
* '''borure d'aluminium''' AlB<sub>2</sub>.
: '''Applications''' : matériau de renforcement dans les composites métalliques.
* '''oxyde de magnésium''' MgO : résistance aux métaux fondus, bonne résistance mécanique.
: '''Applications''' : traitement des matériaux [[piézoélectricité | piézoélectriques]], réfractaires, composants optiques.
* '''oxyde de [[zinc]]''' ZnO.
: '''Applications''' : utilisé dans les diodes pour ses propriétés électriques. Voir [[Varistance]]
* '''oxyde magnétique de [[fer]]''' Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>.
: '''Applications''' : utilisé dans les [[transformateur]]s et le stockage magnétique des données.
* '''pérovskites''' : elles constituent une vaste famille de matériaux cristallins de formule (A)(B)O<sub>3</sub> comme [[baryum|Ba]][[titane|Ti]]O<sub>3</sub>, [[calcium|Ca]]TiO<sub>3</sub>, [[strontium|Sr]]TiO<sub>3</sub> ou ([[plomb|Pb]]Sr)TiO<sub>3</sub>, Pb([[zirconium|Zr]]<sub>0.5</sub>Ti<sub>0.5</sub>)O<sub>3</sub>
: '''Applications''' : [[diélectrique]]s pour la fabrication de [[Condensateur (électricité)|condensateurs]] multicouches, [[thermistance]]s, [[transducteur]]s [[piézoélectricité|piézoélectriques]]...
* '''stéatite''' (silicate de magnésium (SiO<sub>4</sub>)Mg<sub>2</sub>) : bonne résistivité électrique.
: '''Applications''' : isolants électriques.
* '''silicates d'aluminium''' ([[argiles]]).
: '''Applications''' :
:: céramiques du bâtiment : [[Brique (matériau)|brique]]s, [[tuile]]s, carreaux, éviers, bacs à douches, cuvette de WC, tuyaux...
:: céramiques des arts de la table, terre cuite, [[faïence]], grès, [[porcelaine]], assiettes, bols, plats...
:: céramiques artistiques : [[sculpture]]s, terre cuites, vases, lampes...
* '''oxyde d'uranium''' [[uranium|U]][[oxygène|O]]<sub>2</sub>.
: Applications : combustible dans les réacteurs nucléaires.
* les [[verre]]s, les [[Émail (verre)|émaux]], certains types de [[ciment]]s et de liants hydrauliques, sont souvent associés aux céramiques à cause de leurs propriétés et de leurs utilisations très comparables.
==Centres de formation==
* [http://www.ensci.fr/ Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle]
* [http://www.lyc-ceram-longchamp.fr/ Lycée professionnel de la Céramique] de [[Longchamp (Côte d'Or)|Longchamp]]
* [http://www.lycees-henribrisson.com/page.php?ID=1 Lycée Henri Brisson] de [[Vierzon]]
* [http://www.lyc-lemasjambost-limoges.ac-limoges.fr/ Lycée des Métiers Le Mas Jambost] de [[Limoges]]
== Liens ==
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