Կերամիկական նյութեր

Ժամանակակից կերամիկական նյութերը կերամիկայի նոր տեսակ են, որոնք մշակվել են ավանդական կերամիկայից՝ հիմնված հատուկ կերամիկայի վրա և ունեն բնորոշ հատկանիշներ, որոնք տարբերվում են ավանդական կերամիկայից: Այն վաղուց դուրս է եկել ավանդական կերամիկայի հայեցակարգից և շրջանակներից: Այն բարձր և նոր տեխնոլոգիաների արտադրանք է։ Հետեւաբար, կերամիկական նյութերը հնագույն եւ երիտասարդ առարկա են:

Այսպես կոչված ժամանակակից կերամիկական նյութերը անօրգանական ոչ մետաղական նյութեր են։ Այն մետաղների և օրգանական նյութերի կողքին ժամանակակից նյութերի երեք հիմնական կատեգորիաներից մեկն է: Սա նաև բոլոր նյութերի ընդհանուր ճանաչումն է, բացի մետաղական նյութերից և օրգանական նյութերից: Այս գլխի քննարկման առարկան ժամանակակից կերամիկական նյութերն են կամ ժամանակակից անօրգանական ոչ մետաղական նյութերը:

Ժամանակակից կերամիկական նյութերը բարձր տեխնոլոգիական ենթատեքստ ունեն: Համեմատած ավանդական նյութերի հետ։ Այն հիմնականում ունի հետևյալ երեք բնութագրերը.

(1) ելնելով ժամանակակից գիտական ​​և տեխնոլոգիական զարգացման պահանջներից. Այն ժամանակակից գիտության և տեխնիկայի զարգացման արդյունք է և բարձր տեխնոլոգիական արտադրանք է։

(2) Արտադրական գործընթացը բարդ է և պահանջում է ժամանակակից գիտական ​​և տեխնոլոգիական նվաճումների առաջնորդություն: Հետևաբար, դա տեխնիկական գիտելիքների ինտենսիվ արտադրանք է:

(3) Այն ունի գերազանց և հատուկ հատկություններ և կարող է բավարարել առևտրային և նոր տեխնոլոգիաների ոլորտների պահանջները:

Կերամիկական նյութերի դասակարգում

Արտադրության և գիտության և տեխնիկայի զարգացման հետ։ Օրեցօր ավելանում են կերամիկական նյութերի և արտադրանքի տեսակները։ Տարբեր նյութերի կամ արտադրանքի բնութագրերի ըմբռնումը հեշտացնելու համար դրանք սովորաբար դասակարգվում են տարբեր տեսանկյուններից:

1. Դասակարգումն ըստ քիմիական կազմի

(1) Օքսիդային կերամիկա. Օքսիդային կերամիկայի բազմաթիվ տեսակներ կան, որոնք շատ կարևոր դիրք են զբաղեցնում կերամիկական ընտանիքում։ Առավել հաճախ օգտագործվող օքսիդային կերամիկաներն են Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO: Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) և spinel (MgAl2O3) և այլն: Al2O3 և SiO2 կերամիկայի մեջ նույնքան լայնորեն օգտագործվում են, որքան մետաղական նյութերում պողպատի և ալյումինի համաձուլվածքները: Որոշ օքսիդ կերամիկա թվարկված են Աղյուսակ 11.1-ում: Սիլիկատները նույնպես պատկանում են օքսիդային շարքին։ Ինչպիսին է ZrsiO4: Զանգը սպասել է: Կան նաև կոմպոզիտային օքսիդներ, ինչպիսիք են BaT, CgyiO; և այլն նույնպես պատկանում են այս կատեգորիային:

Կերամիկական նյութերը դասակարգվում են ըստ քիմիական կազմի

(2) Կարբիդային կերամիկա. Կարբիդային կերամիկաները հիմնականում ունեն ավելի բարձր հալման կետ, քան օքսիդները: Առավել հաճախ օգտագործվողներն են SIC, SC, Phoenix C. TIC և այլն: Կարբիդային կերամիկաները պետք է ունենան մթնոլորտային պաշտպանություն պատրաստման գործընթացում:

(3) Ամիդային կերամիկա. Առավել լայնորեն օգտագործվող քլորիդը a-ji-ն է, որն ունի գերազանց համապարփակ մեխանիկական հատկություններ և բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն: Բացի այդ, TZN, BN և AI նիտրիդային կերամիկայի կիրառությունները գնալով ավելի են տարածվում: Ակնկալվում է, որ C3N4-ը, որը վերջերս է հայտնվել, ավելի լավ կատարում է, քան Si3O4-ը:

(4) Չորս քիմիական կերամիկա. Բորիդի կերամիկայի կիրառությունները այնքան էլ լայն չեն: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են որպես խորը հավելումներ կամ երկրորդ փուլեր, որոնք պետք է ավելացվեն այլ կերամիկական մատրիցներին՝ արդյունավետությունը բարելավելու համար: Սովորաբար օգտագործվողները ներառում են Ti, Zr& և այլն:

2. Դասակարգում ըստ կատարման և օգտագործման

(1) Կառուցվածքային կերամիկա. Կառուցվածքային կերամիկա օգտագործվում է որպես կառուցվածքային նյութեր կառուցվածքային մասերի արտադրության համար: Հիմնականում օգտագործել դրա մեխանիկական հատկությունները: Ընդլայնված ուժ, ամրություն, կարծրություն, մոդուլ, մաշվածության դիմադրություն, բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն (բարձր ջերմաստիճանի ուժ, ջերմային ցնցումների դիմադրություն, աբլյացիայի դիմադրություն) և այլն: Վերը նշված միջուկային քիմիական կազմով դասակարգված չորս կերամիկաներից շատերը կառուցվածքային կերամիկա են: Ինչպիսին է AjZQ քարը: 3N4-ը և ZX-ը ներկայացուցչական կառուցվածքային կերամիկական նյութեր են՝ գերազանց մեխանիկական հատկություններով:

(2) Ֆունկցիոնալ կերամիկա. Ֆունկցիոնալ կերամիկան օգտագործվում է որպես ֆունկցիոնալ նյութեր ֆունկցիոնալ սարքերի արտադրության համար՝ հիմնականում օգտագործելով դրանց ֆիզիկական հատկությունները, ինչպիսիք են էլեկտրամագնիսական հատկությունները, ջերմային հատկությունները, օպտիկական հատկությունները, կենսաբանական հատկությունները և այլն։ Օրինակ՝ ֆերիտը։ Ֆեռոէլեկտրական կերամիկա հիմնականում օգտագործվում է էլեկտրամագնիսական հատկությունների համար: Այն օգտագործվում է էլեկտրամագնիսական բաղադրիչներ պատրաստելու համար, դիէլեկտրիկ կերամիկա՝ կոնդենսատորներ, իսկ պիեզոէլեկտրական կերամիկա՝ տեղաշարժման կամ ճնշման սենսորներ պատրաստելու համար։ Պինդ էլեկտրոլիտային կերամիկա կարող է օգտագործվել թթվածնի դետեկտորներ պատրաստելու համար՝ օգտագործելով դրանց իոնային փոխանցման հատկությունները: Բիոկերամիկան օգտագործվում է արհեստական ​​ոսկորների և արհեստական ​​ատամների պատրաստման համար։ Գերհաղորդիչ նյութերը և օպտիկական մանրաթելերը նույնպես պատկանում են ֆունկցիոնալ կերամիկայի կատեգորիային։

Հարկ է նշել, որ վերը նշված դասակարգումը նույնպես հարաբերական է. Բացարձակ լինելու փոխարեն երբեմն խիստ սահման չկա կառուցվածքային կերամիկայի և ֆունկցիոնալ կերամիկայի միջև: Որոշ կերամիկական նյութերի համար կա երկուսն էլ: Պիեզոէլեկտրական կերամիկա. Չնայած այն կարող է դասակարգվել որպես ֆունկցիոնալ կերամիկա, այն նաև ունի որոշակի պահանջներ իր մեխանիկական հատկությունների համար, ինչպիսիք են ուժը, ամրությունը, կարծրությունը և առաձգական մոդուլը: Նախևառաջ, այն պետք է ունենա բավարար ուժ՝ E ուժին դիմակայելիս վնասը կանխելու համար, որպեսզի հնարավոր լինի ձեռք բերել ընդհանուր պիեզոէլեկտրական բնութագրեր: Բացի այդ, ինչպես, օրինակ, բարձր ջերմաստիճանի կառուցվածքային կերամիկա կամ ջերմակայուն և հրակայուն կերամիկա տիեզերանավերի ջերմակայուն մասերի համար, թեև դրանք պատկանում են կառուցվածքային կերամիկայի կատեգորիային։ Այնուամենայնիվ, ջերմային ընդարձակման դիմադրությունը որոշվում է ոչ միայն իր ուժով, ամրությամբ և մոդուլով, այլև ջերմային հաղորդունակությունը և ջերմային ընդարձակման գործակիցը նույնն են, ինչ մեխանիկական հատկությունները, որոնք շատ կարևոր ազդեցություն ունեն ջերմային ցնցումների դիմադրության վրա: Կոռոզիոն դիմադրությունը քիմիական կերամիկայի (օրինակ՝ թթվակայուն պոմպերի) կարևոր կատարումն է, սակայն այն պետք է ունենա որոշակի մեխանիկական հատկություններ՝ արդյունաբերության պահանջները բավարարելու համար: Գերհաղորդիչ նյութերը դժվար է մետաղալարեր դարձնել, քանի որ դրանք շատ ճարպոտ են: Ուստի այն դեռ չի կարող մտնել գործնական կիրառման փուլ։ Ամփոփելով՝ լինի դա կառուցվածքային կերամիկա, թե ֆունկցիոնալ կերամիկա, մեխանիկական հատկությունները կերամիկական նյութերի ամենահիմնական հատկություններն են: Պարզապես տարբեր կիրառություններ ունեն մեխանիկական հատկությունների տարբեր պահանջներ:

Այս գլխում քննարկվում է հիմնականում կառուցվածքային կերամիկա:

Կերամիկայի առավելությունները

1. Կերամիկական նյութերի կատարողական բնութագրերը

Ինչպես բոլորս գիտենք, մետաղական նյութերի (մաքուր ոսկի կամ համաձուլվածքներ) քիմիական կապերը հիմնականում մետաղներ են։ Դրանք կազմված են մետաղի դրական ատոմներից և դրանք լրացնող էլեկտրոնային ամպերից։ Մետաղական կապերը չունեն ուղղորդվածություն: Հետեւաբար, մետաղը լավ պլաստիկ դեֆորմացիոն հատկություններ ունի: Ինչ վերաբերում է կերամիկական արտադրանքներին, որոնք անտեսում են ոչ մետաղական միացությունները, ապա դրանց քիմիական հատկությունները ավելի բարձր են, քան առողջական և կովալենտային կապերը: Այս քիմիան ունի ուժեղ ուղղություն և բարձր կապող էներգիա: Հետեւաբար, կերամիկական նյութերի համար դժվար է ենթարկվել պլաստիկ դեֆորմացման: Բարձր փխրունություն և ուժեղ ճաքերի զգայունություն: Սա կերամիկական նյութերի աքիլեսյան գարշապարն է: Բայց հենց այս քիմիական կապի պատճառով է, որ կառուցվածքային կերամիկան ունի մի շարք հատուկ հատկություններ, որոնք գերազանցում են մետաղական նյութերին:

① Բարձր կարծրությունը որոշում է դրա գերազանց մաշվածության դիմադրությունը.

②Բոցավառության բարձր կետ: Որոշվել է, որ այն ունի գերազանց ջերմակայունություն;

③ Բարձր քիմիական կայունություն: Այն որոշում է, որ այն ունի լավ կոռոզիոն դիմադրություն:

Թեեւ կերամիկական նյութերը նման գերազանց առավելություններ ունեն. Այնուամենայնիվ, դրա ճակատագրական թերությունը՝ փխրունությունը, սահմանափակում է դրա կատարումը և գործնական կիրառությունները: Հետևաբար, կերամիկայի խստացումը դարձել է առանցքային թեմա կերամիկական նյութերի հետազոտության ոլորտում, որը գրավում է համաշխարհային ուշադրությունը (մանրամասների համար տե՛ս կերամիկայի խստացում բաժինը):

2. Համեմատություն ժամանակակից (առաջադեմ) կերամիկայի և ավանդական կերամիկայի միջև

Ժամանակակից կերամիկա համեմատած ավանդական կերամիկայի հետ: Էական տարբերություններ կան հումքի կազմի, պատրաստման գործընթացի, կազմակերպչական կառուցվածքի և կատարողականի մեջ:

Հակադրություն ավանդական կերամիկայի և ժամանակակից կերամիկայի միջև