კერამიკული მასალები

თანამედროვე კერამიკული მასალები არის ახალი ტიპის კერამიკა, რომელიც შემუშავებულია ტრადიციული კერამიკისგან სპეციალურ კერამიკის საფუძველზე და აქვს გამორჩეული მახასიათებლები, რომლებიც განსხვავდება ტრადიციული კერამიკისგან. იგი დიდი ხანია გასცდა ტრადიციული კერამიკის კონცეფციას და ფარგლებს. ეს არის მაღალი და ახალი ტექნოლოგიების პროდუქტი. ამიტომ, კერამიკული მასალები უძველესი და ახალგაზრდა საგანია.

ეგრეთ წოდებული თანამედროვე კერამიკული მასალები არაორგანული არალითონური მასალებია. ეს არის თანამედროვე მასალების სამი ძირითადი კატეგორიიდან ერთ-ერთი, ლითონებთან და ორგანულ მასალებთან ერთად. ეს ასევე არის ყველა მასალის ზოგადი აღიარება, გარდა ლითონის მასალებისა და ორგანული მასალებისა. ამ თავში განხილვის ობიექტია თანამედროვე კერამიკული მასალები ან თანამედროვე არაორგანული არალითონური მასალები.

თანამედროვე კერამიკულ მასალებს აქვთ მაღალტექნოლოგიური კონოტაციები. ტრადიციულ მასალებთან შედარებით. მას ძირითადად აქვს შემდეგი სამი მახასიათებელი:

(1) თანამედროვე სამეცნიერო და ტექნოლოგიური განვითარების მოთხოვნილებებზე დაყრდნობით. ის თანამედროვე მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარების პროდუქტია და მაღალტექნოლოგიური პროდუქტია.

(2) წარმოების პროცესი რთულია და მოითხოვს თანამედროვე სამეცნიერო და ტექნოლოგიური მიღწევების ხელმძღვანელობას. ამიტომ, ეს არის ტექნიკური ცოდნის ინტენსიური პროდუქტი.

(3) მას აქვს შესანიშნავი და განსაკუთრებული თვისებები და შეუძლია დააკმაყოფილოს კომერციული და ახალი ტექნოლოგიების ინდუსტრიების მოთხოვნები.

კერამიკული მასალების კლასიფიკაცია

წარმოებისა და მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებით. კერამიკული მასალებისა და პროდუქტების სახეობები დღითიდღე იზრდება. სხვადასხვა მასალის ან პროდუქტის მახასიათებლების გაგების გასაადვილებლად, ისინი ჩვეულებრივ კლასიფიცირდება სხვადასხვა კუთხით.

1. კლასიფიკაცია ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით

(1) ოქსიდის კერამიკა. არსებობს ოქსიდის კერამიკის მრავალი სახეობა, რომელიც ძალიან მნიშვნელოვან ადგილს იკავებს კერამიკულ ოჯახში. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ოქსიდის კერამიკაა Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, მულიტი (3Al2O3.2SiO4) და სპინელი (MgAl2O3) და ა.შ. Al2O3 და SiO2 კერამიკაში ისეთივე ფართოდ გამოიყენება, როგორც ფოლადი და ალუმინის შენადნობები მეტალის მასალებში. ზოგიერთი ოქსიდის კერამიკა ჩამოთვლილია ცხრილში 11.1. სილიკატები ასევე მიეკუთვნება ოქსიდის სერიას. როგორიცაა ZrsiO4. ზარი დაელოდა. ასევე არსებობს კომპოზიტური ოქსიდები, როგორიცაა BaT, CgyiO; ამ კატეგორიას მიეკუთვნება და ა.შ.

კერამიკული მასალები კლასიფიცირდება ქიმიური შემადგენლობით

(2) კარბიდის კერამიკა. კარბიდის კერამიკას ჩვეულებრივ აქვს უფრო მაღალი დნობის წერტილი, ვიდრე ოქსიდებს. ყველაზე ხშირად გამოყენებული არის SIC, SC, Phoenix C. TIC და ა.შ. კარბიდის კერამიკა უნდა ჰქონდეს ატმოსფეროს დაცვა მომზადების პროცესში.

(3) ამიდური კერამიკა. ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ქლორიდი არის a-ji, რომელსაც აქვს შესანიშნავი სრულყოფილი მექანიკური თვისებები და მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა. გარდა ამისა, TZN, BN და AI ნიტრიდის კერამიკის გამოყენება სულ უფრო ფართოვდება. მოსალოდნელია, რომ C3N4, რომელიც ახლახან გამოჩნდა, უკეთესი შესრულება ექნება, ვიდრე Si3O4.

(4) ოთხი ქიმიური კერამიკა. ბორიდის კერამიკის გამოყენება არც თუ ისე ფართოა. ისინი ძირითადად გამოიყენება როგორც ღრმა დანამატები ან მეორე ფაზები, რომლებიც დაემატება სხვა კერამიკულ მატრიცებს მუშაობის გასაუმჯობესებლად. ხშირად გამოყენებული მოიცავს Ti, Zr& და ა.შ.

2. კლასიფიკაცია შესრულებისა და გამოყენების მიხედვით

(1) სტრუქტურული კერამიკა. სტრუქტურული კერამიკა გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალები სტრუქტურული ნაწილების დასამზადებლად. ძირითადად გამოიყენეთ მისი მექანიკური თვისებები. გაძლიერებული სიმტკიცე, სიმტკიცე, სიმტკიცე, მოდული, აცვიათ წინააღმდეგობა, მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა (მაღალი ტემპერატურის სიმტკიცე, თერმული შოკის წინააღმდეგობა, აბლაციის წინააღმდეგობა) და ა.შ. ზემოთ ნახსენები ბირთვული ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით კლასიფიცირებული ოთხი კერამიკის უმეტესობა სტრუქტურული კერამიკაა. როგორიცაა AjZQ ქვა. 3N4 და ZX წარმომადგენლობითი სტრუქტურული კერამიკული მასალებია უმაღლესი მექანიკური თვისებებით.

(2) ფუნქციური კერამიკა. ფუნქციური კერამიკა გამოიყენება როგორც ფუნქციური მასალები ფუნქციური მოწყობილობების წარმოებისთვის, ძირითადად მათი ფიზიკური თვისებების გამოყენებით, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური თვისებები, თერმული თვისებები, ოპტიკური თვისებები, ბიოლოგიური თვისებები და ა.შ. მაგალითად ფერიტი. ფეროელექტრული კერამიკა ძირითადად გამოიყენება ელექტრომაგნიტური თვისებების გამო. იგი გამოიყენება ელექტრომაგნიტური კომპონენტების დასამზადებლად, დიელექტრიკული კერამიკა გამოიყენება კონდენსატორების დასამზადებლად, ხოლო პიეზოელექტრული კერამიკა გამოიყენება გადაადგილების ან წნევის სენსორების დასამზადებლად. მყარი ელექტროლიტური კერამიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჟანგბადის დეტექტორების დასამზადებლად მათი იონის გადაცემის თვისებების გამოყენებით. ბიოკერამიკა გამოიყენება ხელოვნური ძვლებისა და ხელოვნური კბილების დასამზადებლად. სუპერგამტარი მასალები და ოპტიკური ბოჭკოები ასევე მიეკუთვნება ფუნქციური კერამიკის კატეგორიას.

აღსანიშნავია, რომ ზემოაღნიშნული კლასიფიკაცია ასევე შედარებითია. იმის ნაცვლად, რომ იყოს აბსოლუტური, ზოგჯერ არ არსებობს მკაცრი საზღვარი სტრუქტურულ კერამიკასა და ფუნქციურ კერამიკას შორის. ზოგიერთი კერამიკული მასალისთვის არის ორივე. პიეზოელექტრული კერამიკა. მიუხედავად იმისა, რომ ის შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც ფუნქციური კერამიკა, მას ასევე აქვს გარკვეული მოთხოვნები მისი მექანიკური თვისებების მიმართ, როგორიცაა სიმტკიცე, სიმტკიცე, სიმტკიცე და ელასტიურობის მოდული. უპირველეს ყოვლისა, მას უნდა ჰქონდეს საკმარისი ძალა, რათა თავიდან აიცილოს დაზიანება E ძალის წინააღმდეგობისას, რათა შესაძლებელი იყოს საერთო პიეზოელექტრული მახასიათებლების მიღწევა. გარდა ამისა, როგორიცაა მაღალტემპერატურული სტრუქტურული კერამიკა ან თერმული დარტყმის მდგრადი და ცეცხლგამძლე კერამიკა კოსმოსური ხომალდის თბოგამტარი ნაწილებისთვის, თუმცა ისინი მიეკუთვნებიან სტრუქტურული კერამიკის კატეგორიას. თუმცა, თერმული გაფართოების წინააღმდეგობა არ განისაზღვრება მხოლოდ საკუთარი სიძლიერით, სიმტკიცე და მოდულით, არამედ თერმული კონდუქტომეტრული და თერმული გაფართოების კოეფიციენტიც იგივეა, რაც მექანიკური თვისებები, რაც ძალიან მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს თერმული შოკის წინააღმდეგობაზე. კოროზიის წინააღმდეგობა არის ქიმიური კერამიკის მნიშვნელოვანი შესრულება (როგორიცაა მჟავა მდგრადი ტუმბოები), მაგრამ მას უნდა ჰქონდეს გარკვეული მექანიკური თვისებები, რათა დააკმაყოფილოს ინდუსტრიის მოთხოვნები. ზეგამტარი მასალების მავთულებად დამზადება რთულია, რადგან ისინი ძალიან ცხიმიანია. აქედან გამომდინარე, ის ჯერ ვერ შედის პრაქტიკული გამოყენების ეტაპზე. შეჯამებისთვის, იქნება ეს სტრუქტურული კერამიკა თუ ფუნქციური კერამიკა, მექანიკური თვისებები კერამიკული მასალების ყველაზე ძირითადი თვისებებია. უბრალოდ, სხვადასხვა გამოყენებას განსხვავებული მოთხოვნები აქვს მექანიკურ თვისებებზე.

ამ თავში განხილულია ძირითადად სტრუქტურული კერამიკა.

კერამიკის უპირატესობები

1. კერამიკული მასალების მუშაობის მახასიათებლები

როგორც ყველამ ვიცით, მეტალის მასალების ქიმიური ბმები (სუფთა ოქრო ან შენადნობები) ძირითადად ლითონებია. ისინი შედგება ლითონის დადებითი ატომებისა და ელექტრონული ღრუბლებისგან, რომლებიც ავსებენ მათ. ლითონის ობლიგაციებს არ აქვთ მიმართულება. ამიტომ, ლითონს აქვს კარგი პლასტიკური დეფორმაციის თვისებები. რაც შეეხება კერამიკას, რომელიც უგულებელყოფს არამეტალურ ნაერთებს, მათი ქიმიური თვისებები უფრო მაღალია, ვიდრე ჯანმრთელობისა და კოვალენტური ბმები. ამ ქიმიას აქვს ძლიერი მიმართულება და მაღალი შებოჭვის ენერგია. ამიტომ, კერამიკული მასალებისთვის რთულია პლასტიკური დეფორმაცია. მაღალი მტვრევადობა და ძლიერი ბზარების მგრძნობელობა. ეს არის კერამიკული მასალების აქილევსის ქუსლი. მაგრამ ზუსტად ამ ქიმიური კავშირის ტიპის გამო სტრუქტურულ კერამიკას აქვს მთელი რიგი სპეციალური თვისებები, რომლებიც აღემატება მეტალის მასალებს.

①მაღალი სიმტკიცე განსაზღვრავს მის შესანიშნავ ცვეთა წინააღმდეგობას;

②მაღალი ცეცხლოვანი წერტილი. დადგინდა, რომ მას აქვს შესანიშნავი სითბოს წინააღმდეგობა;

③ მაღალი ქიმიური სტაბილურობა. ის განსაზღვრავს, რომ მას აქვს კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა.

მიუხედავად იმისა, რომ კერამიკულ მასალებს აქვთ ასეთი შესანიშნავი უპირატესობები. თუმცა, მისი ფატალური მინუსი - სისუსტე - ზღუდავს მის შესრულებას და პრაქტიკულ გამოყენებას. აქედან გამომდინარე, კერამიკის გამკაცრება გახდა ძირითადი თემა კერამიკული მასალების კვლევის სფეროში, რომელიც იპყრობს მსოფლიო ყურადღებას (დეტალებისთვის იხილეთ კერამიკის გამკვრივების განყოფილება).

2. თანამედროვე (მოწინავე) კერამიკისა და ტრადიციული კერამიკის შედარება

თანამედროვე კერამიკა ტრადიციულ კერამიკასთან შედარებით. მნიშვნელოვანი განსხვავებებია ნედლეულის შემადგენლობაში, მომზადების პროცესში, ორგანიზაციულ სტრუქტურასა და შესრულებაში.

კონტრასტი ტრადიციულ კერამიკასა და თანამედროვე კერამიკას შორის