सिरेमिक सामग्रीहरू

आधुनिक सिरेमिक सामग्रीहरू एक नयाँ प्रकारको सिरेमिक हो जुन विशेष सिरेमिकमा आधारित परम्परागत सिरेमिकबाट विकसित गरिन्छ र यसमा विशिष्ट विशेषताहरू हुन्छन् जुन परम्परागत सिरेमिकहरू भन्दा फरक हुन्छन्। यो लामो समयदेखि परम्परागत सिरेमिकको अवधारणा र दायराभन्दा बाहिर गइसकेको छ। यो उच्च र नयाँ प्रविधिको उत्पादन हो। त्यसैले, सिरेमिक सामग्रीहरू एक प्राचीन र युवा विषय हुन्।

तथाकथित आधुनिक सिरेमिक सामग्रीहरू अजैविक गैर-धातु सामग्रीहरू हुन्। यो धातु र जैविक सामग्रीसँगै आधुनिक सामग्रीहरूको तीन प्रमुख वर्गहरू मध्ये एक हो। यो धातु सामग्री र जैविक सामग्रीहरू बाहेक सबै सामग्रीहरूको सामान्य मान्यता पनि हो। यस अध्यायमा छलफलको विषय आधुनिक सिरेमिक सामग्रीहरू वा आधुनिक अजैविक गैर-धातु सामग्रीहरू हुन्।

आधुनिक सिरेमिक सामग्रीहरूमा उच्च-प्रविधि अर्थहरू छन्। परम्परागत सामग्रीहरूको तुलनामा। यसमा मुख्यतया निम्न तीन विशेषताहरू छन्:

(१) आधुनिक वैज्ञानिक तथा प्राविधिक विकासको आवश्यकताहरूमा आधारित। यो आधुनिक विज्ञान तथा प्रविधिको विकासको उपज हो र एक उच्च-प्रविधियुक्त उत्पादन हो।

(२) उत्पादन प्रक्रिया जटिल छ र आधुनिक वैज्ञानिक र प्राविधिक उपलब्धिहरूको मार्गदर्शन आवश्यक छ। त्यसैले, यो एक प्राविधिक ज्ञान-गहन उत्पादन हो।

(३) यसमा उत्कृष्ट र विशेष गुणहरू छन् र यसले व्यावसायिक र नयाँ प्रविधि उद्योगहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ।

सिरेमिक सामग्रीको वर्गीकरण

उत्पादन र विज्ञान तथा प्रविधिको विकाससँगै। सिरेमिक सामग्री र उत्पादनका प्रकारहरू दिनप्रतिदिन बढ्दै गइरहेका छन्। विभिन्न सामग्री वा उत्पादनहरूको विशेषताहरू बुझ्न सजिलो बनाउन, तिनीहरूलाई सामान्यतया फरक कोणबाट वर्गीकृत गरिन्छ।

१. रासायनिक संरचना अनुसार वर्गीकरण

(१) अक्साइड सिरेमिक। धेरै प्रकारका अक्साइड सिरेमिकहरू छन्, जसले सिरेमिक परिवारमा धेरै महत्त्वपूर्ण स्थान ओगटेका छन्। सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने अक्साइड सिरेमिकहरू Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO हुन्। Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) र spinel (MgAl2O3), आदि। सिरेमिकमा Al2O3 र SiO2 धातुजन्य पदार्थहरूमा स्टील र एल्युमिनियम मिश्र धातुहरू जत्तिकै व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। केही अक्साइड सिरेमिकहरू तालिका ११.१ मा सूचीबद्ध छन्। सिलिकेट्स पनि अक्साइड श्रृंखलासँग सम्बन्धित छन्। जस्तै ZrsiO4। कलले पर्खेको छ। BaT, CgyiO; आदि जस्ता कम्पोजिट अक्साइडहरू पनि यस श्रेणीमा पर्छन्।

सिरेमिक सामग्रीहरू रासायनिक संरचनाद्वारा वर्गीकृत गरिन्छन्

(२) कार्बाइड सिरेमिक। कार्बाइड सिरेमिकमा सामान्यतया अक्साइड भन्दा बढी पग्लने बिन्दु हुन्छ। सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने SIC, SC, Phoenix C. TIC आदि हुन्। तयारी प्रक्रियाको क्रममा कार्बाइड सिरेमिकमा वायुमण्डल सुरक्षा हुनुपर्छ।

(३) एमाइड सिरेमिक। सबैभन्दा धेरै प्रयोग हुने क्लोराइड ए-जी हो, जसमा उत्कृष्ट व्यापक मेकानिकल गुणहरू र उच्च तापक्रम प्रतिरोध छ। यसको अतिरिक्त, TZN, BN, र AI नाइट्राइड सिरेमिकको प्रयोग बढ्दो रूपमा व्यापक हुँदै गइरहेको छ। भर्खरै देखा परेको C3N4 को Si3O4 भन्दा राम्रो प्रदर्शन हुने अपेक्षा गरिएको छ।

(४) चार रासायनिक सिरेमिकहरू। बोराइड सिरेमिकहरूको प्रयोग धेरै फराकिलो छैन। तिनीहरू मुख्यतया गहिरो additives वा प्रदर्शन सुधार गर्न अन्य सिरेमिक म्याट्रिक्सहरूमा थप्न दोस्रो चरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। सामान्यतया प्रयोग हुनेहरूमा Ti, Zr&, आदि समावेश छन्।

२. कार्यसम्पादन र प्रयोग अनुसार वर्गीकरण

(१) संरचनात्मक सिरेमिक। संरचनात्मक सिरेमिकहरू संरचनात्मक भागहरू निर्माण गर्न संरचनात्मक सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। मुख्यतया यसको यान्त्रिक गुणहरू प्रयोग गर्नुहोस्। बढेको शक्ति, कठोरता, कठोरता, मोड्युलस, पहिरन प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध (उच्च तापमान शक्ति, थर्मल झटका प्रतिरोध, पृथकीकरण प्रतिरोध), आदि। माथि उल्लेखित आणविक रासायनिक संरचना द्वारा वर्गीकृत चार सिरेमिकहरू मध्ये धेरैजसो संरचनात्मक सिरेमिक हुन्। जस्तै AjZQ ढुङ्गा। 3N4 र ZX उत्कृष्ट यान्त्रिक गुणहरू भएका प्रतिनिधि संरचनात्मक सिरेमिक सामग्रीहरू हुन्।

(२) कार्यात्मक सिरेमिक। कार्यात्मक सिरेमिकहरू कार्यात्मक उपकरणहरू निर्माण गर्न कार्यात्मक सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, मुख्यतया तिनीहरूको भौतिक गुणहरू जस्तै विद्युत चुम्बकीय गुणहरू, थर्मल गुणहरू, अप्टिकल गुणहरू, जैविक गुणहरू, आदि प्रयोग गरेर। उदाहरणका लागि फेराइट। फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिकहरू मुख्यतया तिनीहरूको विद्युत चुम्बकीय गुणहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। यो विद्युत चुम्बकीय घटकहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ, डाइइलेक्ट्रिक सिरेमिकहरू क्यापेसिटरहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ, र पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिकहरू विस्थापन वा दबाब सेन्सरहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ। ठोस इलेक्ट्रोलाइट सिरेमिकहरू तिनीहरूको आयन स्थानान्तरण गुणहरू प्रयोग गरेर अक्सिजन डिटेक्टरहरू बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। बायोसेरामिक्स कृत्रिम हड्डी र कृत्रिम दाँत बनाउन प्रयोग गरिन्छ। सुपरकन्डक्टिङ सामग्री र अप्टिकल फाइबरहरू पनि कार्यात्मक सिरेमिकको श्रेणीमा पर्छन्।

माथिको वर्गीकरण पनि सापेक्षिक छ भन्ने कुरा उल्लेख गर्न लायक छ। निरपेक्ष हुनुको सट्टा, कहिलेकाहीं संरचनात्मक सिरेमिक र कार्यात्मक सिरेमिक बीच कुनै कडा सीमा हुँदैन। केही सिरेमिक सामग्रीहरूको लागि, त्यहाँ दुवै छन्। पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक। यद्यपि यसलाई कार्यात्मक सिरेमिकको रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ, यसको मेकानिकल गुणहरूको लागि पनि निश्चित आवश्यकताहरू छन्, जस्तै बल, कठोरता, कठोरता, र लोचदार मोड्युलस। सबैभन्दा पहिले, यसमा E बलको सामना गर्दा क्षति रोक्न पर्याप्त शक्ति हुनुपर्छ, ताकि सामान्य पिजोइलेक्ट्रिक विशेषताहरू प्राप्त गर्न सकियोस्। थप रूपमा, जस्तै उच्च-तापमान संरचनात्मक सिरेमिक वा अन्तरिक्षयान ताप-प्रमाण भागहरूको लागि थर्मल झटका-प्रतिरोधी र आगो-प्रतिरोधी सिरेमिकहरू, यद्यपि तिनीहरू संरचनात्मक सिरेमिकको श्रेणीमा पर्छन्। यद्यपि, थर्मल विस्तार प्रतिरोध यसको आफ्नै बल, कठोरता, र मोड्युलस द्वारा मात्र निर्धारण गरिएको छैन, तर थर्मल चालकता र थर्मल विस्तार गुणांक पनि मेकानिकल गुणहरू जस्तै छन्, जसले थर्मल झटका प्रतिरोधमा धेरै महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। जंग प्रतिरोध रासायनिक सिरेमिक (जस्तै एसिड-प्रतिरोधी पम्पहरू) को एक महत्त्वपूर्ण प्रदर्शन हो, तर उद्योगको आवश्यकताहरू पूरा गर्न यसमा निश्चित मेकानिकल गुणहरू हुनुपर्छ। सुपरकन्डक्टिङ सामग्रीहरू तार बनाउन गाह्रो हुन्छन् किनभने तिनीहरू अत्यधिक बोसोयुक्त हुन्छन्। त्यसैले, यो अझै व्यावहारिक प्रयोग चरणमा प्रवेश गर्न सक्दैन। संक्षेपमा भन्नुपर्दा, चाहे यो संरचनात्मक सिरेमिक होस् वा कार्यात्मक सिरेमिक, मेकानिकल गुणहरू सिरेमिक सामग्रीहरूको सबैभन्दा आधारभूत गुणहरू हुन्। यो यति मात्र हो कि विभिन्न प्रयोगहरूमा मेकानिकल गुणहरूको लागि फरक आवश्यकताहरू हुन्छन्।

यस अध्यायले मुख्यतया संरचनात्मक सिरेमिकको बारेमा छलफल गर्दछ।

सिरेमिकका फाइदाहरू

१. सिरेमिक सामग्रीको प्रदर्शन विशेषताहरू

हामी सबैलाई थाहा छ, धातुजन्य पदार्थहरू (शुद्ध सुन वा मिश्र धातुहरू) को रासायनिक बन्धनहरू प्रायः धातुहरू हुन्। तिनीहरू धातुको सकारात्मक परमाणुहरू र तिनीहरूलाई भर्ने इलेक्ट्रोन बादलहरू मिलेर बनेका हुन्छन्। धातु बन्धनको कुनै दिशात्मकता हुँदैन। त्यसैले, धातुमा राम्रो प्लास्टिक विकृति गुणहरू हुन्छन्। गैर-धातु यौगिकहरूलाई बेवास्ता गर्ने सिरेमिकहरूको लागि, तिनीहरूको रासायनिक गुणहरू स्वास्थ्य र सहसंयोजक बन्धनहरू भन्दा उच्च हुन्छन्। यो रसायनमा बलियो दिशात्मकता र उच्च बन्धन ऊर्जा छ। त्यसैले, सिरेमिक सामग्रीहरूको लागि प्लास्टिक विकृतिबाट गुज्रन गाह्रो छ। उच्च भंगुरता र बलियो दरार संवेदनशीलता। यो सिरेमिक सामग्रीहरूको अचिलिस हिल हो। तर यो रासायनिक बन्धन प्रकारको कारणले गर्दा संरचनात्मक सिरेमिकहरूमा विशेष गुणहरूको श्रृंखला हुन्छ जुन धातु सामग्रीहरू भन्दा उच्च हुन्छ।

①उच्च कठोरताले यसको उत्कृष्ट पहिरन प्रतिरोध निर्धारण गर्छ;

②उच्च ज्वाला बिन्दु। यसमा उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध छ भनी निर्धारण गरियो;

③उच्च रासायनिक स्थिरता। यसले राम्रो जंग प्रतिरोध छ भनेर निर्धारण गर्छ।

यद्यपि सिरेमिक सामग्रीहरूमा यति उत्कृष्ट फाइदाहरू छन्। यद्यपि, यसको घातक बेफाइदा - भंगुरता - ले यसको प्रदर्शन र व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूलाई सीमित गर्दछ। त्यसकारण, सिरेमिकको कडापन सिरेमिक सामग्री अनुसन्धानको क्षेत्रमा एक मुख्य विषय बनेको छ जसले विश्वव्यापी ध्यान आकर्षित गर्दछ (विवरणहरूको लागि सिरेमिकको कडापन खण्ड हेर्नुहोस्)।

२. आधुनिक (उन्नत) सिरेमिक र परम्परागत सिरेमिक बीचको तुलना

परम्परागत सिरेमिकको तुलनामा आधुनिक सिरेमिक। कच्चा पदार्थको संरचना, तयारी प्रक्रिया, संगठनात्मक संरचना र कार्यसम्पादनमा उल्लेखनीय भिन्नताहरू छन्।

परम्परागत सिरेमिक र आधुनिक सिरेमिक बीचको भिन्नता