Les céramiques techniques offrent des propriétés mécaniques exceptionnelles par rapport aux métaux et aux plastiques. La résistance à la compression est très élevée pour l’ensemble des familles de céramiques techniques, mais les autres propriétés telles que la densité, la dureté, la résistance à l’usure, la résistance aux chocs et la tenue en flexion varient d’un type de céramique à l’autre.
Description
La densité, aussi appelée masse volumique, caractérise la masse du matériau par unité de volume. L’unité de mesure peut être exprimée de différentes manières ( g/cm3, kg/m3 ...) selon le système référentiel utilisé.
Les céramiques techniques ont des densités qui varient de 2.5 g/cm3 à environ 6 g/cm3 selon la famille de céramiques. Elles sont généralement plus lourdes que les plastiques mais bien plus légères que les aciers. Parmi toutes les nuances de céramiques techniques, c’est le carbure de bore qui a la densité la plus faible à 2.5 g/cm3, suivi par le carbure et le nitrure de silicium frittés, le nitrure d'aluminium, à un peu plus de 3.0 g/cm3. Les alumines se situent entre 3.6 et 3.9 g/cm3, tandis que les zircones atteignent 5.5 g/cm3 pour la nuance à la magnésie et aux alentours de 6.0 g/cm3 pour la zircone ytriée.
Secteurs d’activités types
Seules les céramiques techniques les plus légères seront spécifiquement utilisées dans des secteurs d’activité où elles apporteront un avantage significatif de par cette caractéristique. On notera en particulier le carbure de bore est très prisé par l’industrie militaire pour les applications de blindage, et les carbures et nitrures de silicium dans le secteur du spatial pour des pièces de structures, miroirs, tuyères…
Tableau comparatif des propriétés
| Valeurs à température
ambiante – 20°c |
Densité (g/cm3) |
Résistance à la compression (MPa) |
Résistance à la flexion (MPa) |
Module de Young (GPa) |
Dureté (Vickers -GPa) |
Ténacité K(Ic) |
| Alumine (94 à 99.8 % ) | 3.6 à 3.9 | 1700 à 2500 | 250-350 | 350 - 370 | 12 à 18 | 4 à 5 |
| Composite alumine-zircone | 4.0 | 2000 | 450 | 350 | 14 | 5 à 6 |
| Zircone MgO | 5,5 | >1700 | 550 à 700 | 170 à 200 | 11 à 12 | 6 à 8.5 |
| Zircone Y-TZP | 6.0 | 2000 à 2500 | 900 à 1250 | 200 à 220 | 12 à 16 | 10 à 13 |
| Nitrure d’aluminium | 3.3 | 2000 | >300 | 310 | - | 3 |
| Nitrure de Silicium | 3.2 | 2500 à 3000 | 650 à 900 | 300 à 315 | 15 à 16 | 7.5 à 8 |
| Carbure de Silicium | 3.1 | 2500 à 3900 | 400 à 550 | 410 | 24.5 à 28 | 4 à 4.6 |
| Carbure de Bore | 2.5 | >1500 | 425 | 440 | 28 | 3 à 4 |
Valeurs données à titre indicatif, n'ayant pas valeur d'engagement contractuel.