സെറാമിക് വസ്തുക്കൾ

പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സിൽ നിന്ന് പ്രത്യേക സെറാമിക്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതും പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുള്ളതുമായ ഒരു പുതിയ തരം സെറാമിക്സാണ് ആധുനിക സെറാമിക് വസ്തുക്കൾ. പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സിന്റെ ആശയത്തിനും വ്യാപ്തിക്കും അപ്പുറത്തേക്ക് ഇത് വളരെക്കാലമായി കടന്നുപോയി. ഉയർന്നതും പുതിയതുമായ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഒരു ഉൽപ്പന്നമാണിത്. അതിനാൽ, സെറാമിക് വസ്തുക്കൾ പുരാതനവും ചെറുപ്പവുമായ ഒരു വിഷയമാണ്.

ആധുനിക സെറാമിക് വസ്തുക്കൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവ അജൈവ ലോഹേതര വസ്തുക്കളാണ്. ലോഹങ്ങൾക്കും ജൈവ വസ്തുക്കൾക്കും പുറമേ ആധുനിക വസ്തുക്കളുടെ മൂന്ന് പ്രധാന വിഭാഗങ്ങളിൽ ഒന്നാണിത്. ലോഹ വസ്തുക്കളും ജൈവ വസ്തുക്കളും ഒഴികെയുള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കളുടെയും പൊതുവായ അംഗീകാരം കൂടിയാണിത്. ഈ അധ്യായത്തിലെ ചർച്ചാ വിഷയം ആധുനിക സെറാമിക് വസ്തുക്കൾ അല്ലെങ്കിൽ ആധുനിക അജൈവ ലോഹേതര വസ്തുക്കളാണ്.

പരമ്പരാഗത വസ്തുക്കളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ആധുനിക സെറാമിക് വസ്തുക്കൾക്ക് ഉയർന്ന സാങ്കേതിക അർത്ഥങ്ങളുണ്ട്. ഇതിന് പ്രധാനമായും താഴെപ്പറയുന്ന മൂന്ന് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്:

(1) ആധുനിക ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വികസനത്തിന്റെ ആവശ്യകതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി. ആധുനിക ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ വികസനത്തിന്റെ ഉൽപ്പന്നമാണിത്, കൂടാതെ ഒരു ഹൈടെക് ഉൽപ്പന്നവുമാണ്.

(2) നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ സങ്കീർണ്ണമാണ്, ആധുനിക ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക നേട്ടങ്ങളുടെ മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശം ആവശ്യമാണ്. അതിനാൽ, ഇത് സാങ്കേതിക പരിജ്ഞാനം കൂടുതലുള്ള ഒരു ഉൽപ്പന്നമാണ്.

(3) ഇതിന് മികച്ചതും സവിശേഷവുമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ വാണിജ്യ, പുതിയ സാങ്കേതിക വ്യവസായങ്ങളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാനും കഴിയും.

സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ വർഗ്ഗീകരണം

ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെയും ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെയും വികാസത്തോടെ. സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെയും ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും തരങ്ങൾ അനുദിനം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. വിവിധ വസ്തുക്കളുടെയോ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയോ സവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നതിന്, അവയെ സാധാരണയായി വ്യത്യസ്ത കോണുകളിൽ നിന്ന് തരംതിരിക്കുന്നു.

1. രാസഘടന അനുസരിച്ച് വർഗ്ഗീകരണം

(1) ഓക്സൈഡ് സെറാമിക്സ്. സെറാമിക് കുടുംബത്തിൽ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സ്ഥാനം വഹിക്കുന്ന നിരവധി തരം ഓക്സൈഡ് സെറാമിക്സുകളുണ്ട്. ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഓക്സൈഡ് സെറാമിക്സുകൾ Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO എന്നിവയാണ്. Cr2O3, മുള്ളൈറ്റ് (3Al2O3.2SiO4), സ്പൈനൽ (MgAl2O3) മുതലായവ. സെറാമിക്സിലെ Al2O3, SiO2 എന്നിവ ലോഹ വസ്തുക്കളിൽ സ്റ്റീൽ, അലുമിനിയം അലോയ്കൾ പോലെ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചില ഓക്സൈഡ് സെറാമിക്സുകൾ പട്ടിക 11.1 ൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. സിലിക്കേറ്റുകളും ഓക്സൈഡ് ശ്രേണിയിൽ പെടുന്നു. ZrsiO4 പോലുള്ളവ. കോൾ കാത്തിരിക്കുന്നു. BaT, CgyiO തുടങ്ങിയ സംയുക്ത ഓക്സൈഡുകളും ഉണ്ട്; മുതലായവയും ഈ വിഭാഗത്തിൽ പെടുന്നു.

സെറാമിക് വസ്തുക്കളെ രാസഘടന അനുസരിച്ച് തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.

(2) കാർബൈഡ് സെറാമിക്സ്. കാർബൈഡ് സെറാമിക്സിന് സാധാരണയായി ഓക്സൈഡുകളേക്കാൾ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുണ്ട്. ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നവ SIC, SC, ഫീനിക്സ് C. TIC മുതലായവയാണ്. തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ കാർബൈഡ് സെറാമിക്സിന് അന്തരീക്ഷ സംരക്ഷണം ഉണ്ടായിരിക്കണം.

(3) അമൈഡ് സെറാമിക്സ്. ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്ലോറൈഡ് a-ji ആണ്, ഇതിന് മികച്ച സമഗ്രമായ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധവുമുണ്ട്. കൂടാതെ, TZN, BN, AI നൈട്രൈഡ് സെറാമിക്സിന്റെ പ്രയോഗങ്ങൾ കൂടുതൽ വ്യാപകമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. അടുത്തിടെ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ട C3N4, Si3O4 നേക്കാൾ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവയ്ക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

(4) നാല് കെമിക്കൽ സെറാമിക്സ്. ബോറൈഡ് സെറാമിക്സിന്റെ പ്രയോഗങ്ങൾ വളരെ വിശാലമല്ല. പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി മറ്റ് സെറാമിക് മാട്രിക്സുകളിൽ ചേർക്കുന്നതിനുള്ള ആഴത്തിലുള്ള അഡിറ്റീവുകളോ രണ്ടാം ഘട്ടങ്ങളോ ആയിട്ടാണ് ഇവ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നവയിൽ Ti, Zr& മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

2. പ്രകടനവും ഉപയോഗവും അനുസരിച്ച് വർഗ്ഗീകരണം

(1) ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സ്. ഘടനാപരമായ ഭാഗങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഘടനാപരമായ വസ്തുക്കളായി ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രധാനമായും അതിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മെച്ചപ്പെടുത്തിയ ശക്തി, കാഠിന്യം, കാഠിന്യം, മോഡുലസ്, വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം (ഉയർന്ന താപനില ശക്തി, താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം, അബ്ലേഷൻ പ്രതിരോധം) മുതലായവ. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച ന്യൂക്ലിയർ കെമിക്കൽ ഘടന പ്രകാരം തരംതിരിച്ച നാല് സെറാമിക്സുകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സുകളാണ്. AjZQ കല്ല് പോലുള്ളവ. 3N4 ഉം ZX ഉം മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുള്ള പ്രതിനിധി ഘടനാപരമായ സെറാമിക് വസ്തുക്കളാണ്.

(2) ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സ്. ഫങ്ഷണൽ ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സ് ഫങ്ഷണൽ മെറ്റീരിയലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, പ്രധാനമായും വൈദ്യുതകാന്തിക ഗുണങ്ങൾ, താപ ഗുണങ്ങൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ, ജൈവ ഗുണങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് ഫെറൈറ്റ്. ഫെറോഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ് പ്രധാനമായും അവയുടെ വൈദ്യുതകാന്തിക ഗുണങ്ങൾക്കാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. വൈദ്യുതകാന്തിക ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഡൈഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, പീസോഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ് ഡിസ്പ്ലേസ്മെന്റ് അല്ലെങ്കിൽ പ്രഷർ സെൻസറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് സെറാമിക്സ് അവയുടെ അയോൺ ട്രാൻസ്ഫർ ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഓക്സിജൻ ഡിറ്റക്ടറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. കൃത്രിമ അസ്ഥികളും കൃത്രിമ പല്ലുകളും നിർമ്മിക്കാൻ ബയോസെറാമിക്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. സൂപ്പർകണ്ടക്റ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളും ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സിന്റെ വിഭാഗത്തിൽ പെടുന്നു.

മുകളിൽ പറഞ്ഞ വർഗ്ഗീകരണവും ആപേക്ഷികമാണെന്നത് എടുത്തുപറയേണ്ടതാണ്. കേവലമായിരിക്കുന്നതിനുപകരം, ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സും ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സും തമ്മിൽ ചിലപ്പോൾ കർശനമായ അതിരുകളില്ല. ചില സെറാമിക് വസ്തുക്കൾക്ക്, രണ്ടും ഉണ്ട്. പീസോഇലക്ട്രിക് സെറാമിക്സ്. ഇതിനെ ഫങ്ഷണൽ സെറാമിക്സ് എന്ന് തരംതിരിക്കാമെങ്കിലും, അതിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളായ ശക്തി, കാഠിന്യം, കാഠിന്യം, ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് എന്നിവയ്ക്ക് ചില ആവശ്യകതകളും ഉണ്ട്. ഒന്നാമതായി, E ഫോഴ്‌സിനെ നേരിടുമ്പോൾ കേടുപാടുകൾ തടയാൻ ഇതിന് മതിയായ ശക്തി ഉണ്ടായിരിക്കണം, അതുവഴി സാധാരണ പീസോഇലക്ട്രിക് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, ഉയർന്ന താപനില ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സ് അല്ലെങ്കിൽ ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന്റെ ചൂട്-പ്രൂഫ് ഭാഗങ്ങൾക്കുള്ള താപ ഷോക്ക്-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതും തീ-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതുമായ സെറാമിക്സ് പോലുള്ളവ, അവ ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സ് വിഭാഗത്തിൽ പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും. എന്നിരുന്നാലും, താപ വികാസ പ്രതിരോധം നിർണ്ണയിക്കുന്നത് അതിന്റെ സ്വന്തം ശക്തി, കാഠിന്യം, മോഡുലസ് എന്നിവയാൽ മാത്രമല്ല, താപ ചാലകതയും താപ വികാസ ഗുണകവും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾക്ക് സമാനമാണ്, അവ താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധത്തിൽ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. നാശന പ്രതിരോധം കെമിക്കൽ സെറാമിക്സിന്റെ (ആസിഡ്-റെസിസ്റ്റന്റ് പമ്പുകൾ പോലുള്ളവ) ഒരു പ്രധാന പ്രകടനമാണ്, പക്ഷേ വ്യവസായത്തിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് ഇതിന് ചില മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം. അതിചാലക വസ്തുക്കൾ വളരെ കൊഴുപ്പുള്ളതായതിനാൽ വയറുകളാക്കി മാറ്റാൻ പ്രയാസമാണ്. അതിനാൽ, അവ പ്രായോഗിക പ്രയോഗ ഘട്ടത്തിലേക്ക് കടക്കാൻ ഇതുവരെ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ചുരുക്കത്തിൽ, ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സായാലും പ്രവർത്തനപരമായ സെറാമിക്സായാലും, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളാണ് സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന ഗുണങ്ങൾ. വ്യത്യസ്ത ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത ആവശ്യകതകളുണ്ടെന്നത് മാത്രമാണ്.

ഈ അദ്ധ്യായം പ്രധാനമായും ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സിനെക്കുറിച്ചാണ് ചർച്ച ചെയ്യുന്നത്.

സെറാമിക്സിന്റെ ഗുണങ്ങൾ

1. സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ പ്രകടന സവിശേഷതകൾ

നമുക്കെല്ലാവർക്കും അറിയാവുന്നതുപോലെ, ലോഹ വസ്തുക്കളുടെ (ശുദ്ധമായ സ്വർണ്ണം അല്ലെങ്കിൽ ലോഹസങ്കരങ്ങൾ) രാസ ബോണ്ടുകൾ കൂടുതലും ലോഹങ്ങളാണ്. അവ ലോഹ പോസിറ്റീവ് ആറ്റങ്ങളും അവ നിറയ്ക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ മേഘങ്ങളും ചേർന്നതാണ്. ലോഹ ബോണ്ടുകൾക്ക് ദിശാബോധമില്ല. അതിനാൽ, ലോഹത്തിന് നല്ല പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം വരുത്തുന്ന ഗുണങ്ങളുണ്ട്. ലോഹേതര സംയുക്തങ്ങളെ അവഗണിക്കുന്ന സെറാമിക്സിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, അവയുടെ രാസ ഗുണങ്ങൾ ആരോഗ്യ, സഹസംയോജക ബോണ്ടുകളേക്കാൾ ഉയർന്നതാണ്. ഈ രസതന്ത്രത്തിന് ശക്തമായ ദിശാബോധവും ഉയർന്ന ബന്ധന ഊർജ്ജവുമുണ്ട്. അതിനാൽ, സെറാമിക് വസ്തുക്കൾക്ക് പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം വരുത്തുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. ഉയർന്ന പൊട്ടലും ശക്തമായ വിള്ളൽ സംവേദനക്ഷമതയും. സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ അക്കില്ലസ് ഹീൽ ഇതാണ്. എന്നാൽ ഈ കെമിക്കൽ ബോണ്ട് തരം കാരണം, ലോഹ വസ്തുക്കളേക്കാൾ മികച്ച പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര ഘടനാപരമായ സെറാമിക്സിനുണ്ട്.

①ഉയർന്ന കാഠിന്യം അതിന്റെ മികച്ച വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധത്തെ നിർണ്ണയിക്കുന്നു;

②ഉയർന്ന ജ്വാല ബിന്ദു. ഇതിന് മികച്ച താപ പ്രതിരോധം ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി;

③ഉയർന്ന രാസ സ്ഥിരത.ഇതിന് നല്ല നാശന പ്രതിരോധം ഉണ്ടെന്ന് ഇത് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

സെറാമിക് വസ്തുക്കൾക്ക് മികച്ച ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും. എന്നിരുന്നാലും, അതിന്റെ മാരകമായ പോരായ്മ - പൊട്ടൽ - അതിന്റെ പ്രകടനത്തെയും പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളെയും പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. അതിനാൽ, സെറാമിക്സിന്റെ കാഠിന്യം ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കുന്ന സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ ഗവേഷണ മേഖലയിലെ ഒരു പ്രധാന വിഷയമായി മാറിയിരിക്കുന്നു (വിശദാംശങ്ങൾക്ക് സെറാമിക്സിന്റെ കാഠിന്യം എന്ന വിഭാഗം കാണുക).

2. ആധുനിക (നൂതന) സെറാമിക്സും പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സും തമ്മിലുള്ള താരതമ്യം

പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ആധുനിക സെറാമിക്സ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ഘടന, തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയ, സംഘടനാ ഘടന, പ്രകടനം എന്നിവയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്.

പരമ്പരാഗത സെറാമിക്സും ആധുനിക സെറാമിക്സും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം