Porcelaine – Tableau des matériaux – Applications – Prix

À propos de la porcelaine

La porcelaine est un matériau céramique fabriqué en chauffant des matériaux, comprenant généralement un matériau comme le kaolin, dans un four à des températures comprises entre 1 200 et 1 400 °C. Les matériaux en porcelaine et en grès sont à peu près aussi résistants aux acides et aux produits chimiques que le verre, mais avec une plus grande résistance. Ceci est compensé par un plus grand potentiel de choc thermique. 

Résumé

Nom	Porcelaine
Phase à STP	solide
Densité	2400kg/m3
Résistance à la traction ultime	29 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	N / A
Dureté Brinell	7 mois
Point de fusion	1927 °C
Conductivité thermique	1,5 W/mK
Capacité thermique	1050 J/g·K
Prix	20 $/kg

Composition de Porcelaine

Le kaolin est le matériau principal à partir duquel la porcelaine est fabriquée, même si les minéraux argileux ne représentent qu’une petite proportion de l’ensemble. La kaolinite est un minéral argileux faisant partie du groupe des minéraux industriels de composition chimique Al2Si2O5(OH)4. 

Applications de la porcelaine

Bien que les définitions varient, la porcelaine peut être divisée en trois catégories principales : la pâte dure, la pâte tendre et la porcelaine tendre. En Chine, la porcelaine est définie comme une poterie qui résonne lorsqu’elle est frappée. La porcelaine peut être utilisée comme matériau de construction, généralement sous forme de carreaux ou de grands panneaux rectangulaires. La porcelaine et d’autres matériaux céramiques ont de nombreuses applications en ingénierie, en particulier en ingénierie céramique. La porcelaine est un excellent isolant pour une utilisation avec des tensions élevées, en particulier dans les applications extérieures. 

Propriétés mécaniques de la porcelaine

Force de la porcelaine

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Youngest le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de la porcelaine

La résistance à la traction ultime de la porcelaine est de 29 MPa.

Limite d’élasticité de la porcelaine

La limite d’élasticité de la porcelaine  est N/A.

Module d’élasticité de la porcelaine

Le module d’élasticité de Young de la porcelaine est N/A.

Dureté de la porcelaine

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté de la porcelaine est d’environ 7 Mohs.

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques de la porcelaine

Porcelaine – Point de fusion

Le point de fusion de la porcelaine est de 1927 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Porcelaine – Conductivité thermique

La conductivité thermique de la porcelaine est de 1,5 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Porcelaine – Chaleur Spécifique

La chaleur spécifique de la porcelaine est de 1050 J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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