Materyalên seramîk

Materyalên seramîk ên nûjen celebek nû ya seramîk in ku ji seramîkên kevneşopî yên li ser bingeha seramîkên taybetî têne pêşve xistin û xwedî taybetmendiyên cihêreng ên ji seramîkên kevneşopî ne. Ew demek dirêj ji têgeh û çarçoweya seramîkên kevneşopî derbas bûye. Ew hilberek teknolojiya bilind û nû ye. Ji ber vê yekê, materyalên seramîk mijarek kevnar û ciwan e.

Materyalên seramîk ên ku jê re tê gotin materyalên ne-metalîk ên neorganîk in. Ew yek ji sê kategoriyên sereke yên materyalên nûjen digel metal û materyalên organîk e. Di heman demê de ew nasîna giştî ya hemî materyalan e ji bilî materyalên metal û materyalên organîk. Di vê beşê de mijara nîqaşê materyalên seramîk ên nûjen an materyalên ne-metal ên înorganîk ên nûjen in.

Materyalên seramîk ên nûjen xwedan têgînên teknolojiya bilind in. Li gorî materyalên kevneşopî. Ew bi gelemperî sê taybetmendiyên jêrîn hene:

(1) Li ser bingeha hewcedariyên pêşkeftina zanistî û teknolojîk ya nûjen. Ew berhema pêşkeftina zanist û teknolojiya nûjen e û hilberek teknolojiya bilind e.

(2) Pêvajoya çêkirinê tevlihev e û rêberiya destkeftiyên zanistî û teknolojîk ên nûjen hewce dike. Ji ber vê yekê, ew hilberek zanîna teknîkî ye.

(3) Ew xwediyê taybetmendiyên hêja û taybetî ye û dikare hewcedariyên pîşesaziyên teknolojiya bazirganî û nû bicîh bîne.

Dabeşkirina materyalên seramîk

Bi pêşketina hilberîn û zanist û teknolojiyê re. Cureyên malzeme û berhemên seramîk roj bi roj zêde dibin. Ji bo hêsankirina têgihîştina taybetmendiyên cûrbecûr materyal an hilberan, ew bi gelemperî ji aliyên cûda têne dabeş kirin.

1. Dabeşkirin bi pêkhateya kîmyayî

(1) Seramîkên oksîdê. Gelek celeb seramîkên oksîdê hene, ku di malbata seramîk de cîhek pir girîng digirin. Seramîkên oksîdê yên ku herî zêde têne bikar anîn Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO ne. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) û spinel (MgAl2O3) û hwd. Al2O3 û SiO2 di seramîkê de bi qasî pola û alûmînyûmê di materyalên metalî de pir têne bikar anîn. Hin seramîkên oksîdê di Tabloya 11.1 de hatine rêz kirin. Sîlîkat jî di rêza oksîdê de ne. Wek ZrsiO4. Bang li bendê ma. Oksîdên pêkhatî yên wekî BaT, CgyiO jî hene; hwd jî dikevin vê kategoriyê.

Materyalên seramîk ji hêla pêkhateya kîmyewî ve têne dabeş kirin

(2) seramîkên karbîd. Seramîkên karbîd bi gelemperî ji oksîdan xwedan xalek helandinê ye. Yên ku herî zêde têne bikar anîn SIC, SC, Phoenix C. TIC hwd in. Seramîkên karbîd divê di pêvajoya amadekirinê de xwedî parastina atmosferê bin.

(3) Seramîkên Amîdê. Klorîda ku herî zêde tê bikar anîn a-ji ye, ku xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên berbiçav û berxwedana germahiya bilind e. Wekî din, serîlêdanên seramîkên nitride TZN, BN û AI her ku diçe berfirehtir dibin. C3N4, ku di van demên dawî de xuya bû, tê payîn ku ji Si3O4 performansa çêtir be.

(4) Çar seramîkên kîmyewî. Serîlêdanên seramîkên boride ne pir berfireh in. Ew bi gelemperî wekî pêvekên kûr an qonaxên duyemîn têne bikar anîn ku li matricên din ên seramîk têne zêdekirin da ku performansê baştir bikin. Yên ku bi gelemperî têne bikar anîn Ti, Zr&, hwd.

2. Dabeşkirin ji hêla performans û karanîna

(1) Seramîkên strukturel. Seramîkên strukturel wekî materyalên strukturel ji bo çêkirina parçeyên strukturel têne bikar anîn. Bi taybetî taybetmendiyên wê yên mekanîkî bikar bînin. Hêza zêdekirî, hişkbûn, serhişkî, modul, berxwedana liberxwedanê, berxwedana germahiya bilind (hêza germahiya bilind, berxwedana şokê ya termal, berxwedana ablation), hwd. Piraniya çar seramîkên ku ji hêla pêkhateya kîmyewî ya nukleerî ve li jor hatine senifandin, seramîkên strukturel in. Wek kevirê AjZQ. 3N4 û ZX materyalên seramîk ên strukturel ên bi taybetmendiyên mekanîkî yên bilindtir nûner in.

(2) Seramîkên fonksiyonel. Seramîkên fonksîyonel wekî materyalên bikêrhatî ji bo çêkirina amûrên fonksiyonel têne bikar anîn, nemaze taybetmendiyên wan ên fizîkî yên wekî taybetmendiyên elektromagnetîk, taybetmendiyên germî, taybetmendiyên optîkî, taybetmendiyên biyolojîk, hwd. Wek mînak ferrît. Seramîkên Ferroelektrîkê bi gelemperî ji bo taybetmendiyên xwe yên elektromagnetîk têne bikar anîn. Ew ji bo çêkirina hêmanên elektromagnetîk, seramîkên dielektrîkî ji bo çêkirina kondensatoran, û seramîkên piezoelektrîkî ji bo çêkirina senzorên jicîhûwarkirinê an zextê têne bikar anîn. Seramîkên elektrolît ên hişk dikarin werin bikar anîn da ku detektorên oksîjenê bi karanîna taybetmendiyên veguheztina îyonê bikar bînin. Bioceramics ji bo çêkirina hestiyên çêkirî û diranên çêkirî têne bikar anîn. Materyalên superconducting û fîberên optîkî jî ji kategoriya seramîkên fonksiyonel in.

Hêjayî gotinê ye ku tesnîfkirina jorîn jî nisbî ye. Li şûna ku bêkêmasî be, carinan di navbera seramîkên strukturel û seramîkên fonksiyonel de ti sînorek hişk tune. Ji bo hin materyalên seramîk, herdu jî hene. seramîkên Piezoelectric. Her çend ew dikare wekî seramîkên fonksiyonel were dabeş kirin, lê ji bo taybetmendiyên wê yên mekanîkî jî hin hewcedariyên wê hene, wek hêz, hişkbûn, serhişkî, û modula elastîk. Berî her tiştî, pêdivî ye ku ew xwedî hêza têr be ku pêşî li zirarê bigire dema ku li hember hêza E-yê radiweste, da ku taybetmendiyên piezoelektrîkî yên hevpar werin bidestxistin. Wekî din, wekî seramîkên avahîsaz ên germahiya bilind an seramîkên şok-berxwedan û agir-bergir ên germî yên ji bo parçeyên germ-delîl ên keştiya fezayê, her çend ew di kategoriya seramîkên strukturel de ne. Lêbelê, berxwedana berfirehbûna germî ne tenê ji hêla hêza xwe, hişk, û modulê ve tête destnîşankirin, lê berbi germî û berbelavbûna germî jî heman taybetmendiyên mekanîkî ne, ku bandorek pir girîng li ser berxwedana şoka termal heye. Berxwedana korozyonê performansek girîng a seramîkên kîmyewî ye (wek pompeyên berxwedêr ên acîd), lê pêdivî ye ku ew xwediyê hin taybetmendiyên mekanîkî be ku hewcedariyên pîşesaziyê bicîh bîne. Materyalên superconductor ji ber ku ew pir qelew in çêkirina têlan dijwar e. Ji ber vê yekê, ew hîn nikare bikeve qonaxa serîlêdana pratîkî. Bi kurtasî, çi ew seramîkên strukturel be an seramîkên fonksiyonel bin, taybetmendiyên mekanîkî taybetmendiyên herî bingehîn ên materyalên seramîk in. Tenê ku karanîna cûda ji bo taybetmendiyên mekanîkî hewcedariyên cûda hene.

Ev beş bi taybetî seramîkên strukturel nîqaş dike.

Avantajên seramîkê

1. Taybetmendiyên performansê yên materyalên seramîk

Wekî ku em hemî dizanin, bendên kîmyewî yên materyalên metallîk (zêrê paqij an jî aliman) bi piranî metal in. Ew ji atomên erênî yên metal û ewrên elektronîkî yên ku wan dagirtin pêk tên. Girêdanên metal xwedî rênîşandanek nîne. Ji ber vê yekê, metal xwedan taybetmendiyên deformasyonê yên plastîk ên baş e. Ji bo seramîkên ku pêkhateyên ne-metal paşguh dikin, taybetmendiyên wan ên kîmyewî ji bendên tenduristî û covalentî bilindtir in. Vê kîmyayê rêwerziyek xurt û enerjiya girêdana bilind heye. Ji ber vê yekê, zehmet e ku materyalên seramîk di bin deformasyona plastîk de bibin. Bêhna bilind û hesasiyeta şikestî ya xurt. Ev pêla Achilles ya materyalên seramîk e. Lê tam ji ber vê celebê girêdana kîmyewî ye ku seramîkên avahîsaz xwedan rêzek taybetmendiyên taybetî ne ku ji materyalên metalîkî bilindtir in.

① Zehmetiya bilind berxwedana wê ya berbiçav diyar dike;

②Agirê bilind. Diyar kir ku ew xwedan berxwedana germê ya berbiçav e;

③ îstîqrara kîmyewî ya bilind. Ew diyar dike ku ew xwedan berxwedana korozyonê ya baş e.

Her çend materyalên seramîk xwedî avantajên wusa hêja ne. Lêbelê, dezavantajiya wê ya kujer - şikestî - performansa wê û sepanên pratîkî sînordar dike. Ji ber vê yekê, hişkbûna seramîkê di warê lêkolîna materyalên seramîk de bûye mijarek bingehîn ku bala cîhanê dikişîne (ji bo hûrgulî li beşa hişkkirina seramîkê binêre).

2. Berawirdkirina seramîkên nûjen (pêşketî) û seramîkên kevneşopî

Seramîkên nûjen digel seramîkên kevneşopî têne berhev kirin. Cûdahiyên girîng di pêkhatina madeya xav, pêvajoya amadekirinê, avahiya rêxistinî û performansê de hene.

Berevajî di navbera seramîkên kevneşopî û seramîkên nûjen de