सिरेमिक सामग्री

आधुनिक सिरेमिक सामग्री सिरेमिक एक नए प्रकार का सिरेमिक है जो विशेष सिरेमिक पर आधारित पारंपरिक सिरेमिक से विकसित किया गया है और इसकी विशिष्ट विशेषताएँ पारंपरिक सिरेमिक से भिन्न हैं। यह पारंपरिक सिरेमिक की अवधारणा और दायरे से बहुत आगे निकल चुका है। यह उच्च और नई तकनीक का उत्पाद है। इसलिए, सिरेमिक सामग्री एक प्राचीन और युवा विषय है।

तथाकथित आधुनिक सिरेमिक पदार्थ अकार्बनिक अधात्विक पदार्थ हैं। यह धातुओं और कार्बनिक पदार्थों के साथ आधुनिक पदार्थों की तीन प्रमुख श्रेणियों में से एक है। यह धातु पदार्थों और कार्बनिक पदार्थों को छोड़कर सभी पदार्थों की सामान्य मान्यता भी है। इस अध्याय में चर्चा का विषय आधुनिक सिरेमिक पदार्थ या आधुनिक अकार्बनिक अधात्विक पदार्थ हैं।

पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में आधुनिक सिरेमिक सामग्रियों में उच्च तकनीक का महत्व है। इसकी मुख्यतः निम्नलिखित तीन विशेषताएँ हैं:

(1) आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी विकास की आवश्यकताओं के आधार परबजेयह आधुनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास का उत्पाद है और एक उच्च तकनीक वाला उत्पाद है।

(2) इसकी निर्माण प्रक्रिया जटिल है और इसके लिए आधुनिक वैज्ञानिक एवं तकनीकी उपलब्धियों के मार्गदर्शन की आवश्यकता होती है। इसलिए, यह एक तकनीकी ज्ञान-प्रधान उत्पाद है।

(3) इसमें उत्कृष्ट और विशेष गुण हैं और यह वाणिज्यिक और नई प्रौद्योगिकी उद्योगों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।

सिरेमिक सामग्रियों का वर्गीकरण

उत्पादन और विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, सिरेमिक सामग्रियों और उत्पादों के प्रकार दिन-प्रतिदिन बढ़ रहे हैं। विभिन्न सामग्रियों या उत्पादों की विशेषताओं को समझने में आसानी के लिए, उन्हें आमतौर पर विभिन्न कोणों से वर्गीकृत किया जाता है।

1. रासायनिक संरचना द्वारा वर्गीकरण

(1) ऑक्साइड सिरेमिक। ऑक्साइड सिरेमिक कई प्रकार के होते हैं, जो सिरेमिक परिवार में एक महत्वपूर्ण स्थान रखते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले ऑक्साइड सिरेमिक हैं Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO। Cr2O3, मुलाइट (3Al2O3, 2SiO4) और स्पिनल (MgAl2O3), आदि। सिरेमिक में Al2O3 और SiO2 का उपयोग धातु सामग्री में स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तरह ही व्यापक रूप से किया जाता है। कुछ ऑक्साइड सिरेमिक तालिका 11.1 में सूचीबद्ध हैं। सिलिकेट भी ऑक्साइड श्रेणी के हैं। जैसे ZrsiO4। कॉल का इंतजार किया गया है। इसके अलावा मिश्रित ऑक्साइड भी हैं जैसे BaT, CgyiO; आदि भी इस श्रेणी में आते हैं।

सिरेमिक सामग्रियों को रासायनिक संरचना के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है

(2) कार्बाइड सिरेमिक। कार्बाइड सिरेमिक का गलनांक आमतौर पर ऑक्साइड से ज़्यादा होता है। इनमें सबसे ज़्यादा इस्तेमाल होने वाले ऑक्साइड SIC, SC, फीनिक्स C. TIC आदि हैं। कार्बाइड सिरेमिक को तैयार करने की प्रक्रिया के दौरान वातावरण से सुरक्षित रखना चाहिए।

(3) एमाइड सिरेमिक। सबसे व्यापक रूप से प्रयुक्त क्लोराइड ए-जी है, जिसमें उत्कृष्ट व्यापक यांत्रिक गुण और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, TZN, BN, और AI नाइट्राइड सिरेमिक के अनुप्रयोग भी व्यापक होते जा रहे हैं। हाल ही में सामने आए C3N4 के Si3O4 से बेहतर प्रदर्शन की उम्मीद है।

(4) चार रासायनिक सिरेमिक। बोराइड सिरेमिक के अनुप्रयोग बहुत व्यापक नहीं हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से डीप एडिटिव्स या दूसरे चरण के रूप में किया जाता है, जिन्हें अन्य सिरेमिक मैट्रिक्स में प्रदर्शन में सुधार के लिए मिलाया जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले एडिटिव्स में Ti, Zr& आदि शामिल हैं।

2. प्रदर्शन और उपयोग के आधार पर वर्गीकरण

(1) संरचनात्मक सिरेमिक। संरचनात्मक सिरेमिक का उपयोग संरचनात्मक भागों के निर्माण हेतु संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है। मुख्य रूप से इसके यांत्रिक गुणों का उपयोग किया जाता है। बढ़ी हुई शक्ति, कठोरता, कठोरता, मापांक, घिसाव प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध (उच्च तापमान शक्ति, तापीय आघात प्रतिरोध, पृथक्करण प्रतिरोध), आदि। ऊपर वर्णित नाभिकीय रासायनिक संरचना द्वारा वर्गीकृत चार सिरेमिक में से अधिकांश संरचनात्मक सिरेमिक हैं। जैसे कि AjZQ पत्थर। 3N4 और ZX उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों वाले प्रतिनिधि संरचनात्मक सिरेमिक पदार्थ हैं।

(2) कार्यात्मक सिरेमिक। कार्यात्मक सिरेमिक का उपयोग कार्यात्मक उपकरणों के निर्माण हेतु कार्यात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है, मुख्यतः उनके भौतिक गुणों जैसे विद्युत चुम्बकीय गुण, तापीय गुण, प्रकाशीय गुण, जैविक गुण आदि का उपयोग करके। उदाहरण के लिए फेराइट। फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग मुख्यतः उनके विद्युत चुम्बकीय गुणों के लिए किया जाता है। इसका उपयोग विद्युत चुम्बकीय घटक बनाने के लिए किया जाता है, परावैद्युत सिरेमिक का उपयोग संधारित्र बनाने के लिए किया जाता है, और पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग विस्थापन या दाब सेंसर बनाने के लिए किया जाता है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट सिरेमिक का उपयोग उनके आयन स्थानांतरण गुणों का उपयोग करके ऑक्सीजन डिटेक्टर बनाने के लिए किया जा सकता है। बायोसिरेमिक्स का उपयोग कृत्रिम हड्डियाँ और कृत्रिम दाँत बनाने के लिए किया जाता है। अतिचालक पदार्थ और प्रकाशीय रेशे भी कार्यात्मक सिरेमिक की श्रेणी में आते हैं।

यह ध्यान देने योग्य है कि उपरोक्त वर्गीकरण भी सापेक्ष है। निरपेक्ष होने के बजाय, कभी-कभी संरचनात्मक सिरेमिक और कार्यात्मक सिरेमिक के बीच कोई सख्त सीमा नहीं होती है। कुछ सिरेमिक सामग्रियों के लिए, दोनों मौजूद होते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक। यद्यपि इसे कार्यात्मक सिरेमिक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, इसके यांत्रिक गुणों के लिए भी कुछ आवश्यकताएं हैं, जैसे कि शक्ति, क्रूरता, कठोरता और लोचदार मापांक। सबसे पहले, इसमें E बल का सामना करते समय क्षति को रोकने के लिए पर्याप्त शक्ति होनी चाहिए, ताकि सामान्य पीजोइलेक्ट्रिक विशेषताओं को प्राप्त किया जा सके। इसके अलावा, जैसे कि उच्च तापमान संरचनात्मक सिरेमिक या अंतरिक्ष यान के ताप-प्रूफ भागों के लिए थर्मल शॉक-प्रतिरोधी और अग्निरोधी सिरेमिक, हालांकि वे संरचनात्मक सिरेमिक की श्रेणी से संबंधित हैं। हालाँकि, थर्मल विस्तार प्रतिरोध न केवल अपनी ताकत, क्रूरता और मापांक से निर्धारित होता है, बल्कि तापीय चालकता और थर्मल विस्तार गुणांक भी यांत्रिक गुणों के समान होते हैं, जिनका थर्मल शॉक प्रतिरोध पर बहुत महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। संक्षारण प्रतिरोध रासायनिक सिरेमिक (जैसे अम्ल-प्रतिरोधी पंप) का एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन है, लेकिन उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इसमें कुछ यांत्रिक गुण होने चाहिए। अतिचालक पदार्थों से तार बनाना कठिन होता है क्योंकि उनमें अत्यधिक वसा होती है। इसलिए, वे अभी व्यावहारिक अनुप्रयोग चरण में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। संक्षेप में, चाहे वह संरचनात्मक सिरेमिक हो या कार्यात्मक सिरेमिक, यांत्रिक गुण सिरेमिक पदार्थों के सबसे बुनियादी गुण हैं। बस अलग-अलग उपयोगों के लिए यांत्रिक गुणों की अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं।

इस अध्याय में मुख्यतः संरचनात्मक सिरेमिक पर चर्चा की गई है।

सिरेमिक के लाभ

1. सिरेमिक सामग्रियों की प्रदर्शन विशेषताएँ

जैसा कि हम सभी जानते हैं, धातु पदार्थों (शुद्ध सोना या मिश्र धातु) के रासायनिक बंधन अधिकांशतः धातु होते हैं। ये धातु के धनात्मक परमाणुओं और उन्हें भरने वाले इलेक्ट्रॉन बादलों से बने होते हैं। धातु बंधनों में कोई दिशात्मकता नहीं होती। इसलिए, धातु में अच्छे प्लास्टिक विरूपण गुण होते हैं। जहाँ तक गैर-धात्विक यौगिकों की उपेक्षा करने वाले सिरेमिक का सवाल है, उनके रासायनिक गुण स्वास्थ्य और सहसंयोजक बंधनों से बेहतर होते हैं। इस रसायन में मजबूत दिशात्मकता और उच्च बंधन ऊर्जा होती है। इसलिए, सिरेमिक पदार्थों के लिए प्लास्टिक विरूपण से गुजरना मुश्किल होता है। उच्च भंगुरता और मजबूत दरार संवेदनशीलता। यह सिरेमिक पदार्थों की कमजोरी है। लेकिन यह इस रासायनिक बंधन प्रकार के कारण ही है कि संरचनात्मक सिरेमिक में विशेष गुणों की एक श्रृंखला होती है जो धातु पदार्थों से बेहतर होती है।

①उच्च कठोरता इसके उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध को निर्धारित करती है;

②उच्च ज्वाला बिंदु। यह निर्धारित किया गया है कि इसमें उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध है;

③उच्च रासायनिक स्थिरता। यह निर्धारित करता है कि इसमें अच्छा संक्षारण प्रतिरोध है।

यद्यपि सिरेमिक पदार्थों के इतने उत्कृष्ट लाभ हैं, फिर भी इसकी घातक कमी - भंगुरता - इसके प्रदर्शन और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को सीमित करती है। इसलिए, सिरेमिक पदार्थों का कठोरीकरण सिरेमिक पदार्थों के अनुसंधान के क्षेत्र में एक प्रमुख विषय बन गया है, जिसने विश्वव्यापी ध्यान आकर्षित किया है (विवरण के लिए सिरेमिक पदार्थों का कठोरीकरण अनुभाग देखें)।

2. आधुनिक (उन्नत) सिरेमिक और पारंपरिक सिरेमिक के बीच तुलना

आधुनिक सिरेमिक की तुलना पारंपरिक सिरेमिक से की जाती है। कच्चे माल की संरचना, तैयारी प्रक्रिया, संगठनात्मक संरचना और प्रदर्शन में महत्वपूर्ण अंतर हैं।

पारंपरिक सिरेमिक और आधुनिक सिरेमिक के बीच अंतर