Słowo wstępne 13
Od autora 15

1. WPROWADZENIE 17

2. ISTOTA, PODZIAŁ I ZNACZENIE CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 23

2.1. Ceramiczne materiały techniczne w ujęciu historycznym 23
2.2. Istota i podział materiałów ceramicznych 28

2.3. Użyteczna rola ceramicznych materiałów technicznych 33
2.3.1. Zastosowanie ceramiki funkcjonalnej 36
2.3.2. Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej 38

2.4. Prognozy rozwojowe ceramicznych materiałów specjalnych ... 43

3. WŁAŚCIWOŚCI CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 52

3.1. Materiały ceramiczne a metale 52
3.1.1. Kruchość 54
3.1.2. Ograniczona zdolność tolerowania odkształcenia 55
3.1.3. Zmienność właściwości 56

3.2. Właściwości mechaniczne 56
3.2.1. Gęstość 56
3.2.2. Porowatość 57
3.2.3. Twardość 57
3.2.4. Wytrzymałość 59
3.2.4.1. Wytrzymałość na zginanie 60
3.2.4.2. Inne metody określania wytrzymałości 61
3.2.5. Prawdopodobieństwo kruchego zniszczenia 64
3.2.6. Współczynnik intensywności naprężeń i energia pękania 68
3.2.7. Podkrytyczny (powolny) rozrost pęknięć 71
3.2.8. Trwałość części ceramicznych 72
3.2.9. Wzmacnianie materiałów ceramicznych 76

3.3. Właściwości cieplne 79
3.3.1. Wytrzymałość cieplna 79
3.3.2. Odporność na wstrząsy cieplne 80
3.3.3. Pełzanie i zmęczenie 82

3.4. Właściwości elektryczne, dielektryczne i magnetyczne 84
3.4.1. Przewodnictwo elektryczne 84
3.4.2. Polaryzacja i wytrzymałość dielektryczna 86
3.4.3. Namagnesowanie 87

3.5. Właściwości optyczne 87
3.6. Właściwości chemiczne 88
3.7. Właściwości specjalne 89
3.8. Tablice właściwości ceramicznych materiałów technicznych ... 89

4. CHARAKTERYSTYKA PROCESÓW TECHNOLOGII CERAMICZNEJ 97

4.1. Wytwarzanie proszków i mas 98
4.1.1. Rozdrabnianie mechaniczne surowców wyjściowych 98
4.1.1.1. Rozdrabnianie grube 98
4.1.1.2. Rozdrabnianie miałkie 99
4.1.1.3. Sortowanie 102
4.1.1.4. Oczyszczanie 102
4.1.2. Wybrane sposoby syntezy proszków 103
4.1.2.1. Suszenie rozpyłowe 103
4.1.2.2. Suszenie sublimacyjne 104
4.1.2.3. Współstrącanie 105
4.1.2.4. Metoda zol-żel 106
4.1.2.5. Reakcje chemiczne w fazie gazowej 106
4.1.3. Mieszanie i ujednorodnianie 109

4.2. Formowanie Ul
4.2.1. Formowanie przez prasowanie 112
4.2.1.1. Prasowanie jednoosiowe na zimno 113
4.2.1.2. Prasowanie izostatyczne na zimno 115
4.2.1.3. Prasowanie walcowe 117
4.2.1.4. Zagęszczanie dynamiczne 118
4.2.1.5. Formowanie nadplastyczne 119
4.2.2. Formowanie plastyczne 120
4.2.2.1. Formowanie pasmowe (wytłaczanie) 121
4.2.2.2. Formowanie wtryskowe 122
4.2.2.3. Formowanie termoplastyczne 125
4.2.3. Formowanie przez odlewanie 126
4.2.3.1. Odlewanie z gęstwy 127
4.2.3.2. Odlewanie ciśnieniowe 129
4.2.3.3. Odlewanie folii 130
4.2.3.4. Odlewanie odśrodkowe 132
4.2.3.5. Odlewanie żelowe 133
4.2.3.6. Odlewanie wspomagane elektroforetycznie 134
4.2.4. Możliwości i granice stosowania sposobów formowania 135
4.2.4.1. Kryterium geometrii części 136
4.2.4.2. Kryterium liczby sztuk 137
4.2.4.3. Kryterium jakości materiału 138
4.2.4.4. Wybór sposobu formowania 140

4.3. Suszenie 141

4.4. Kształtowanie półfabrykatów w stanie nie wypalonym 143
4.4.1. Kształtowanie ubytkowe 143
4.4.1.1. Obróbka w stanie "zielonym" 144
4.4.1.2. Obróbka w stanie "białym" 149
4.4.1.3. Ogólna charakterystyka obróbki w stanienie wypalonym . . . . 149
4.4.2. Kształtowanie przyrostowe 151
4.4.2.1. Selektywne scalanie laserowe 152
4.4.2.2. Scalanie proszku strumieniem kropli lepiszcza 153

4.5. Wypalanie (spiekanie) 154
4.5.1. Spiekanie swobodne 155
4.5.2. Prasowanie jednoosiowe na gorąco 157
4.5.3. Prasowanie izostatyczne na gorąco 158
4.5.4. Spiekanie plazmowe 162
4.5.5. Spiekanie mikrofalowe 162

4.6. Nanoszenie pokryć ceramicznych 164
4.6.1. Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) 165
4.6.1.1. Wspomagane plazmowo CVD 169
4.6.1.2. Wspomagane laserowo CVD 170
4.6.1.3. Chemiczna infiltracja z fazy gazowej (CVI) 171
4.6.2. Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) 173
4.6.2.1. Rozpylanie jonowe 173
4.6.2.2. Magnetronowe rozpylanie jonowe 174
4.6.2.3. Reaktywne rozpylanie jonowe 175
4.6.2.4. Wspomagane jonowo osadzanie rozpylaniem (IBASD) 176
4.6.3. Natryskiwanie cieplne 177
4.6.3.1. Natryskiwanie plazmowe 177
4.6.3.2. Natryskiwanie laserowe 180

4.7. Kształtująca obróbka końcowa 181

5. KSZTAŁTOWALNOSC CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 192

5.1. Mechanizm oddzielania materiału ceramicznego 192
5.2. Globalna ocena kształtowalności ceramiki technicznej 196

5.3. Wskaźniki oceny podatności ceramiki technicznej na ścieranie i erodowanie 198
5.3.1. Szlifowalność 198
5.3.2. Gładzalność 204
5.3.3. Docieralność 205
5.3.4. Udarościeralność 206
5.3.5. Elektroerodowalność 207
5.3.6. Laseroerodowalność 207

6. OBRÓBKA SKRAWANIEM CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 211

6.1. Toczenie 212
6.1.1. Toczenie ceramiki specjalnej 213
6.1.2. Toczenie dewitryfikatu (szklanoceramiki) 215
6.1.3. Toczenie węgla i grafitu 216
6.1.4. Toczenie materiałów kompozytowych 218

6.2. Frezowanie 219
6.3. Wiercenie 221
6.4. Obróbka wibracyjna 224

6.5. Obróbka na gorąco 226
6.5.1. Sposoby nagrzewania powierzchni 226
6.5.2. Mechanizm obróbki na gorąco 228
6.5.3. Przebieg i wyniki procesu obróbki na gorąco 229

7. OBRÓBKA ŚCIERNA SPOJONYM ŚCIERNIWEM CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 235

7.1. Szlifowanie ściernicą 235
7.1.1. Szlifowalność ceramiki a szlifowalność metali 237
7.1.2. Mechanizm szlifowania ceramiki na tle mechaniki pękania 238
7.1.3. Systemowe podejście do procesu szlifowania ceramiki technicznej . . . 240
7.1.3.1. Szlifierka 240
7.1.3.2. Przedmiot obrabiany 243
7.1.3.3. Mocowanie przedmiotu obrabianego 243
7.1.3.4. Ściernica 246
7.1.3.5. Przygotowanie ściernicy do pracy 252
7.1.3.6. Układ chłodzenia i smarowania 259
7.1.3.7. Przebiegi wyniki procesu szlifowania 264
7.1.3.8. Całkowity koszt wytwarzania 267
7.1.4. Charakterystyka odmian szlifowania ściernicą 269
7.1.4.1. Szlifowanie obwodowe powierzchni płaskich 269
7.1.4.2. Szlifowanie szybkościowe powierzchni płaskich 275
7.1.4.3. Szlifowanie zewnętrznych powierzchni walcowych 276
7.1.4.4. Szlifowanie bezkłowe zewnętrznych powierzchni walcowych . 278
7.1.4.5. Szlifowanie wewnętrznych powierzchni walcowych (otworów) 279
7.1.4.6. Szlifowanie powierzchni kształtowych 280
7.1.4.7. Szlifowanie czołowe powierzchni płaskich 281
7.1.4.8. Szlifowanie w warunkach ciągliwego usuwania materiału . . . 283
7.1.5. Warstwa wierzchnia szlifowanej powierzchni ceramicznej 285
7.1.5.1. Budowa warstwy wierzchniej szlifowanej powierzchni 286
7.1.5.2. Wpływ mikrostruktury na mechanizm oddzielania materiału i wytrzymałość szlifowanej części 288
7.1.5.3. Wpływ innych wielkości wejściowych procesu na wytrzymałość szlifowanej części 290
7.1.5.4. Wpływ ciepła na warstwę wierzchnią powierzchni ceramicznej . 293
7.1.5.5. Wpływ wydajności ubytkowej na wytrzymałość szlifowanej części 294

7.2. Przecinanie ścierne 296
7.2.1. Przecinanie zewnętrznym obwodem ściernicy 296
7.2.2. Przecinanie wewnętrznym obwodem ściernicy 298
7.2.3. Przecinanie zbrojonym drutem 303

7.3. Gładzenie 306
7.3.1. Narzędzia gładzące 306
7.3.2. Kinematyka procesu gładzenia 306
7.3.3. Przebiegi wyniki procesu gładzenia materiałów ceramicznych 308

7.4. Dogładzanie oscylacyjne 311
7.4.1. Dogładzanie oscylacyjne osełkami ściernymi 312
7.4.2. Dogładzanie oscylacyjne foliami ściernymi 313

7.5. Szlifowanie taśmą ścierną 314

8. OBRÓBKA ŚCIERNA LUŹNYM ŚCIERNIWEM CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 326

8.1. Docieranie 327
8.1.1. Istota i kinematyka procesu docierania 327
8.1.2. Wielkości wejściowe i wyniki procesu docierania 331
8.1.2.1. Odmiany docierania 332
8.1.2.2. Docierak 337
8.1.2.3. Ośrodek ścierny 337
8.1.2.4. Nacisk jednostkowy 338
8.1.2.5. Wydajność ubytkowa i jakość powierzchni 338
8.1.2.6. Właściwości warstwy wierzchniej po docieraniu 342
8.1.3. Zastosowanie docierania 342

8.2. Polerowanie 343
8.2.1. Polerowanie ścierne 343
8.2.2. Polerowanie ścierno-chemiczne 348

8.3. Obróbka udarowo-ścierna (USM) 351
8.3.1. Istota procesu USM 351
8.3.2. Mechanizm ubytku materiału obrabianego 353
8.3.3. Przebieg i wyniki procesu USM 355
8.3.3.1. Wydajność ubytkowa obróbki i zużycie narzędzia 356
8.3.3.2. Dokładność kształtu i wymiarów 361
8.3.3.3. Jakość powierzchni 362
8.3.3.4. Sterowanie i nadzorowanie USM 363
8.3.4. Zastosowanie obróbki udarowo-ściemej 364

8.4. Obróbka magnetyczno-ścierna 366
8.4.1. Obróbka magnetyczno-ścierna powierzchni zewnętrznych 366
8.4.2. Obróbka magnetyczno-ścierna powierzchni wewnętrznych 369

9. OBRÓBKA ELEKTROEROZYJNA, ELEKTROCHEMICZNA I CHEMICZNA CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 375

9.1. Obróbka elektroerozyjna (EDM) 375
9.1.1. Przewodność elektryczna ceramiki technicznej 377
9.1.2. Istota procesu EDM 379
9.1.3. Mechanizmy erozji (ubytku) ceramiki technicznej w procesie EDM . . . 382
9.1.3.1. Topienie i odparowywanie 382
9.1.3.2. Łuszczenie się w następstwie wstrząsu cieplnego 384
9.1.3.3. Łuszczenie się wtórnie skrzepniętego materiału 385
9.1.3.4. Odłączanie ziarn przez usuwanie fazy o większej przewodności elektrycznej 386
9.1.4. Wielkości wejściowe i wyjściowe EDM 386
9.1.5. Drążenie elektroerozyjne 390
9.1.5.1. Charakterystyka układu OPN 390
9.1.5.2. Wpływ parametrów EDM na efektywność procesu drążenia . . 392
9.1.5.3. Wpływ parametrów EDM na jakość powierzchni drążonej . . . 394
9.1.6. Elektroerozyjne wycinanie drutem (WEDM) 396
9.1.6.1. Charakterystyka układu OPN 396
9.1.6.2. Wpływ parametrów WEDM na efektywność procesu wycinania 399
9.1.6.3. Wpływ parametrów WEDM na jakość powierzchni wycinanej . 401
9.1.7. Zastosowanie EDM ceramiki technicznej 404

9.2. Obróbka elektrochemiczna (ECM) 405
9.2.1. Drążenie elektrochemiczne 405
9.2.2. Elektrochemiczne wycinanie drutem 407
9.2.3. Obróbka elektrochemiczno-ścierna 407
9.2.4. Obróbka anodowo-ścierna 408

9.3. Obróbka chemiczna (CHM) 409
9.3.1. Trawienie chemiczne 410
9.3.2. Chemiczne wspomaganie obróbki 411

10. OBRÓBKA STRUMIENIOWO-EROZYJNA CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 417

10.1. Obróbka laserowa 417
10.1.1. Charakterystyka laserów stosowanych do obróbki ceramiki 419
10.1.1.1. Laser molekularny CO2 420
10.1.1.2. Laser na ciele stałym Nd: YAG 422
10.1.1.3. Laser ekscimerowy 424
10.1.2. Cięcie laserowe 426
10.1.2.1. Cięcie laserem CO2 427
10.1.2.2. Cięcie laserem Nd: YAG 428
10.1.2.3. Cięcie laserem ekscimerowym 428
10.1.3. Nacinanie laserowe 430
10.1.4. Toczenie i frezowanie laserowe 432
10.1.4.1. Toczenie laserowe 433
10.1.4.2. Frezowanie laserowe 434
10.1.5. Laserowe drążenie otworów i mikrowgłębień 437
10.1.6. Znakowanie laserowe 439
10.1.6.1. Znakowanie przez maskę 439
10.1.6.2. Znakowanie zogniskowaną i odchylaną wiązką 441
10.1.7. Jakość obróbki laserowej 441

10.2. Obróbka elektronowa 443

10.3. Obróbka jonowa 446
10.3.1. Trawienie jonowe 447
10.3.2. Reaktywne trawienie jonowe 449
10.3.3. Trawienie plazmowo-chemiczne 450

10.4. Obróbka strugą wodno-ścierną (AWJM) 451
10.4.1. Kinetyka działania tnącego strugi wodno-ściernej (AWJ) 453
10.4.2. Metody wytwarzania AWJ 454
10.4.3. Przebieg procesu AWJM 455
10.4.4. Wyniki procesu AWJM ceramiki technicznej 458

11. BADANIA NIENISZCZĄCE CZĘŚCI Z CERAMICZNYCH MATERIAŁÓW TECHNICZNYCH 466

11.1. Jakość powierzchni 468
11.1.1. Metody stykowe pomiaru chropowatości 468
11.1.2. Metody optyczne pomiaru chropowatości 469
11.1.2.1. Metoda reflektometryczna 469
11.1.2.2. Metoda interferencyjna 470

11.2. Charakterystyka powierzchniowa i objętościowa części .... 471
11.2.1. Kontrola wizualna 471
11.2.2. Kontrola penetracyjna 472
11.2.3. Badania rentgenowskie 473
11.2.3.1. Rentgenowska analiza dyfrakcyjna 473
11.2.3.2. Rentgenografia 475
11.2.3.3. Rentgenowska tomografia komputerowa 478
11.2.4. Badania ultradźwiękowe 480
11.2.4.1. Metoda przepuszczania 480
11.2.4.2. Metoda odbiciowa 480
11.2.4.3. Kontrola rezonansowa 481
11.2.4.4. Mikroskopia ultradźwiękowa 484
11.2.4.5. Emisja akustyczna 487
11.2.5. Badania nieniszczące ceramicznych materiałów kompozytowych .... 488

12. KONSTRUOWANIE CZĘŚCI CERAMICZNYCH W BUDODOWIE MASZYN I URZĄDZEŃ 492

12.1. Ceramika konstrukcyjna i konstrukcje ceramiczne 492
12.1.1. Konstrukcyjna ceramika monolityczna i kompozytowa 492
12.1.1.1. Ceramiczne materiały monolityczne 494
12.1.1.2. Ceramiczne materiały kompozytowe 494
12.1.2. Rodzaje konstrukcji części i zespołów ceramicznych 497

12.2. Opracowywanie części z ceramiki konstrukcyjnej . . 498
12.2.1. Metodologia opracowywania części ceramicznych 498
12.2.2. Probabilistyczne konstruowanie części ceramicznych 501
12.2.3. Polepszanie właściwości i niezawodności ceramiki konstrukcyjnej . . . 505

12.3. Zasady konstruowania części ceramicznych 508
12.3.1. Ukształtowanie części uzależnione od wytwarzania 510
12.3.2. Ukształtowanie części uzależnione od procesu spiekania 514
12.3.3. Ukształtowanie części uzależnione od obróbki ubytkowej 514
12.3.4. Ukształtowanie rozłącznych połączeń części ceramicznych z częściami metalowymi 515
12.3.5. Ogólne wytyczne konstruowania części ceramicznych 517

Skorowidz rzeczowy 520