සෙරමික් ද්රව්ය
නවීන සෙරමික් ද්රව්ය යනු විශේෂ සෙරමික් මත පදනම් වූ සාම්ප්රදායික සෙරමික් වලින් සංවර්ධනය කරන ලද සහ සාම්ප්රදායික සෙරමික් වලට වඩා වෙනස් වූ සුවිශේෂී ලක්ෂණ ඇති නව සෙරමික් වර්ගයකි. එය බොහෝ කලක සිට සාම්ප්රදායික සෙරමික් සංකල්පය සහ විෂය පථය ඉක්මවා ගොස් ඇත. එය ඉහළ සහ නව තාක්ෂණයේ නිෂ්පාදනයකි. එබැවින්, සෙරමික් ද්රව්ය යනු පුරාණ හා තරුණ විෂයයකි.
නූතන සෙරමික් ද්රව්ය ලෙස හඳුන්වනු ලබන්නේ අකාබනික ලෝහමය නොවන ද්රව්ය වේ. එය ලෝහ සහ කාබනික ද්රව්ය සමඟ නවීන ද්රව්යවල ප්රධාන කාණ්ඩ තුනෙන් එකකි. ලෝහ ද්රව්ය සහ කාබනික ද්රව්ය හැර අනෙකුත් සියලුම ද්රව්යවල සාමාන්ය පිළිගැනීම ද එයයි. මෙම පරිච්ඡේදයේ සාකච්ඡා කරන විෂය වන්නේ නවීන සෙරමික් ද්රව්ය හෝ නවීන අකාබනික ලෝහමය නොවන ද්රව්ය ය.
නවීන සෙරමික් ද්රව්යවලට අධි තාක්ෂණික අර්ථයන් ඇත. සාම්ප්රදායික ද්රව්ය හා සසඳන විට. එයට ප්රධාන වශයෙන් පහත ලක්ෂණ තුන ඇත:
(1) නවීන විද්යාත්මක හා තාක්ෂණික සංවර්ධනයේ අවශ්යතා මත පදනම්ව. එය නවීන විද්යාවේ හා තාක්ෂණයේ සංවර්ධනයේ නිෂ්පාදනයක් වන අතර එය අධි තාක්ෂණික නිෂ්පාදනයකි.
(2) නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය සංකීර්ණ වන අතර නවීන විද්යාත්මක හා තාක්ෂණික ජයග්රහණවල මග පෙන්වීම අවශ්ය වේ. එබැවින් එය තාක්ෂණික දැනුම-දැඩි නිෂ්පාදනයකි.
(3) එය විශිෂ්ට හා විශේෂ ගුණාංග ඇති අතර වාණිජ හා නව තාක්ෂණ කර්මාන්තවල අවශ්යතා සපුරාලිය හැකිය.
සෙරමික් ද්රව්ය වර්ගීකරණය
නිෂ්පාදනයේ සහ විද්යාවේ සහ තාක්ෂණයේ දියුණුවත් සමඟ. සෙරමික් ද්රව්ය සහ නිෂ්පාදන වර්ග දිනෙන් දින වැඩි වෙමින් පවතී. විවිධ ද්රව්ය හෝ නිෂ්පාදනවල ලක්ෂණ අවබෝධ කර ගැනීම පහසු කිරීම සඳහා, ඒවා සාමාන්යයෙන් විවිධ කෝණවලින් වර්ගීකරණය කෙරේ.
1. රසායනික සංයුතිය අනුව වර්ගීකරණය
(1) ඔක්සයිඩ් සෙරමික්. සෙරමික් පවුල තුළ ඉතා වැදගත් ස්ථානයක් ගන්නා ඔක්සයිඩ් සෙරමික් වර්ග බොහොමයක් තිබේ. බහුලව භාවිතා වන ඔක්සයිඩ් සෙරමික් වන්නේ Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) සහ ස්පිනල් (MgAl2O3) යනාදියයි. සෙරමික් වල Al2O3 සහ SiO2 ලෝහමය ද්රව්යවල වානේ සහ ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහ තරම්ම බහුලව භාවිතා වේ. සමහර ඔක්සයිඩ් සෙරමික් 11.1 වගුවේ ලැයිස්තුගත කර ඇත. සිලිකේට් ද ඔක්සයිඩ් ශ්රේණියට අයත් වේ. ZrsiO4 වැනි. Call has waited. BaT, CgyiO වැනි සංයුක්ත ඔක්සයිඩ ද ඇත; ආදිය ද මෙම කාණ්ඩයට අයත් වේ.
සෙරමික් ද්රව්ය රසායනික සංයුතිය අනුව වර්ගීකරණය කර ඇත.
(2) කාබයිඩ් සෙරමික්. කාබයිඩ් සෙරමික් සාමාන්යයෙන් ඔක්සයිඩවලට වඩා ඉහළ ද්රවාංකයක් ඇත. බහුලව භාවිතා වන ඒවා වන්නේ SIC, SC, ෆීනික්ස් C. TIC යනාදියයි. සකස් කිරීමේ ක්රියාවලියේදී කාබයිඩ් සෙරමික් වායුගෝලීය ආරක්ෂාව තිබිය යුතුය.
(3) ඇමයිඩ් සෙරමික්. බහුලව භාවිතා වන ක්ලෝරයිඩ් a-ji වන අතර එය විශිෂ්ට විස්තීර්ණ යාන්ත්රික ගුණ සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධයක් ඇත. ඊට අමතරව, TZN, BN සහ AI නයිට්රයිඩ් සෙරමික් වල යෙදීම් වඩ වඩාත් පුළුල් වෙමින් පවතී. මෑතකදී දර්ශනය වූ C3N4, Si3O4 ට වඩා හොඳ කාර්ය සාධනයක් ලබා ගනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.
(4) රසායනික පිඟන් මැටි හතරක්. බෝරයිඩ් පිඟන් මැටිවල යෙදීම් එතරම් පුළුල් නොවේ. ඒවා ප්රධාන වශයෙන් ගැඹුරු ආකලන ලෙස හෝ කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා අනෙකුත් සෙරමික් අනුකෘතිවලට එකතු කිරීම සඳහා දෙවන අදියර ලෙස භාවිතා කරයි. බහුලව භාවිතා වන ඒවාට Ti, Zr& යනාදිය ඇතුළත් වේ.
2. කාර්ය සාධනය සහ භාවිතය අනුව වර්ගීකරණය
(1) ව්යුහාත්මක සෙරමික්. ව්යුහාත්මක කොටස් නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ව්යුහාත්මක ද්රව්ය ලෙස ව්යුහාත්මක සෙරමික් භාවිතා කරයි. ප්රධාන වශයෙන් එහි යාන්ත්රික ගුණාංග භාවිතා කරයි. වැඩි දියුණු කළ ශක්තිය, තද බව, දෘඪතාව, මාපාංකය, ඇඳුම් ප්රතිරෝධය, ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධය (ඉහළ උෂ්ණත්ව ශක්තිය, තාප කම්පන ප්රතිරෝධය, ඉවත් කිරීමේ ප්රතිරෝධය) යනාදිය. ඉහත සඳහන් කළ න්යෂ්ටික රසායනික සංයුතිය අනුව වර්ගීකරණය කරන ලද පිඟන් මැටි හතරෙන් බොහොමයක් ව්යුහාත්මක සෙරමික් වේ. AjZQ ගල් වැනි. 3N4 සහ ZX යනු උසස් යාන්ත්රික ගුණ සහිත නියෝජිත ව්යුහාත්මක සෙරමික් ද්රව්ය වේ.
(2) ක්රියාකාරී සෙරමික්. ක්රියාකාරී උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා ක්රියාකාරී ද්රව්ය ලෙස ක්රියාකාරී සෙරමික් භාවිතා කරනු ලැබේ, ප්රධාන වශයෙන් ඒවායේ විද්යුත් චුම්භක ගුණාංග, තාප ගුණාංග, දෘශ්ය ගුණාංග, ජීව විද්යාත්මක ගුණාංග ආදිය වැනි භෞතික ගුණාංග භාවිතා කරයි. උදාහරණයක් ලෙස ෆෙරයිට්. ෆෙරෝ ඉලෙක්ට්රික් සෙරමික් ප්රධාන වශයෙන් ඒවායේ විද්යුත් චුම්භක ගුණාංග සඳහා යොදා ගනී. එය විද්යුත් චුම්භක සංරචක සෑදීමට ද, පාර විද්යුත් සෙරමික් ධාරිත්රක සෑදීමට ද, පීසෝ ඉලෙක්ට්රික් සෙරමික් විස්ථාපන හෝ පීඩන සංවේදක සෑදීමට ද යොදා ගනී. ඝන ඉලෙක්ට්රොලයිට් සෙරමික් ඒවායේ අයන හුවමාරු ගුණාංග භාවිතා කරමින් ඔක්සිජන් අනාවරක සෑදීමට භාවිතා කළ හැකිය. කෘතිම අස්ථි සහ කෘතිම දත් සෑදීමට ජෛව සෙරමික් භාවිතා කරයි. සුපිරි සන්නායක ද්රව්ය සහ දෘශ්ය තන්තු ද ක්රියාකාරී සෙරමික් කාණ්ඩයට අයත් වේ.
ඉහත වර්ගීකරණය ද සාපේක්ෂ බව සඳහන් කිරීම වටී. නිරපේක්ෂ වීමට වඩා, සමහර විට ව්යුහාත්මක පිඟන් මැටි සහ ක්රියාකාරී පිඟන් මැටි අතර දැඩි සීමාවක් නොමැත. සමහර සෙරමික් ද්රව්ය සඳහා, දෙකම තිබේ. පීසෝ ඉලෙක්ට්රික් සෙරමික්. එය ක්රියාකාරී පිඟන් මැටි ලෙස වර්ගීකරණය කළ හැකි වුවද, එහි යාන්ත්රික ගුණාංග සඳහා ශක්තිය, තද බව, දෘඪතාව සහ ප්රත්යාස්ථතා මාපාංකය වැනි යම් යම් අවශ්යතා ද ඇත. පළමුවෙන්ම, E බලයට ඔරොත්තු දෙන විට හානි වැළැක්වීමට ප්රමාණවත් ශක්තියක් තිබිය යුතු අතර එමඟින් පොදු පීසෝ ඉලෙක්ට්රික් ලක්ෂණ ලබා ගත හැකිය. ඊට අමතරව, අභ්යවකාශ යානා තාප-ප්රතිරෝධී කොටස් සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්ව ව්යුහාත්මක පිඟන් මැටි හෝ තාප කම්පන-ප්රතිරෝධී සහ ගිනි-ප්රතිරෝධී පිඟන් මැටි වැනි ඒවා ව්යුහාත්මක පිඟන් මැටි කාණ්ඩයට අයත් වුවද. කෙසේ වෙතත්, තාප ප්රසාරණ ප්රතිරෝධය තීරණය වන්නේ එහිම ශක්තිය, තද බව සහ මාපාංකය අනුව පමණක් නොව, තාප සන්නායකතාවය සහ තාප ප්රසාරණ සංගුණකය ද යාන්ත්රික ගුණාංගවලට සමාන වන අතර ඒවා තාප කම්පන ප්රතිරෝධයට ඉතා වැදගත් බලපෑමක් ඇති කරයි. විඛාදන ප්රතිරෝධය යනු රසායනික පිඟන් මැටිවල (අම්ල-ප්රතිරෝධී පොම්ප වැනි) වැදගත් කාර්ය සාධනයකි, නමුත් කර්මාන්තයේ අවශ්යතා සපුරාලීම සඳහා එයට යම් යම් යාන්ත්රික ගුණාංග තිබිය යුතුය. සුපිරි සන්නායක ද්රව්ය ඉතා මේද සහිත බැවින් වයර් සෑදීම දුෂ්කර ය. එබැවින්, එය තවමත් ප්රායෝගික යෙදුම් අවධියට ඇතුළු විය නොහැක. සාරාංශගත කිරීම සඳහා, එය ව්යුහාත්මක පිඟන් මැටි හෝ ක්රියාකාරී පිඟන් මැටි වේවා, යාන්ත්රික ගුණාංග යනු සෙරමික් ද්රව්යවල මූලික ගුණාංග වේ. විවිධ භාවිතයන් සඳහා යාන්ත්රික ගුණාංග සඳහා විවිධ අවශ්යතා ඇති බව පමණි.
මෙම පරිච්ඡේදය ප්රධාන වශයෙන් ව්යුහාත්මක සෙරමික් ගැන සාකච්ඡා කරයි.
සෙරමික් වල වාසි
1. සෙරමික් ද්රව්යවල කාර්ය සාධන ලක්ෂණ
අපි කවුරුත් දන්නා පරිදි, ලෝහමය ද්රව්යවල රසායනික බන්ධන (පිරිසිදු රන් හෝ මිශ්ර ලෝහ) බොහෝ දුරට ලෝහ වේ. ඒවා ලෝහ ධනාත්මක පරමාණු සහ ඒවා පුරවන ඉලෙක්ට්රෝන වලාකුළු වලින් සමන්විත වේ. ලෝහ බන්ධනවලට දිශානුගත බවක් නොමැත. එබැවින්, ලෝහයට හොඳ ප්ලාස්ටික් විරූපණ ගුණ ඇත. ලෝහ නොවන සංයෝග නොසලකා හරින පිඟන් මැටි සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, ඒවායේ රසායනික ගුණාංග සෞඛ්ය සහ සහසංයුජ බන්ධනවලට වඩා ඉහළ ය. මෙම රසායන විද්යාවට ශක්තිමත් දිශානුගත බවක් සහ ඉහළ බන්ධන ශක්තියක් ඇත. එබැවින්, පිඟන් මැටි ද්රව්ය ප්ලාස්ටික් විරූපණයට ලක්වීම දුෂ්කර ය. ඉහළ බිඳෙනසුලු බව සහ ශක්තිමත් ඉරිතැලීම් සංවේදීතාව. මෙය සෙරමික් ද්රව්යවල අචිලස් විලුඹයි. නමුත් ව්යුහාත්මක පිඟන් මැටි ලෝහමය ද්රව්යවලට වඩා උසස් විශේෂ ගුණාංග මාලාවක් ඇත්තේ මෙම රසායනික බන්ධන වර්ගය නිසාය.
①ඉහළ දෘඪතාව එහි විශිෂ්ට ඇඳුම් ප්රතිරෝධය තීරණය කරයි;
②ඉහළ ගිනි දැල්ල. එයට කැපී පෙනෙන තාප ප්රතිරෝධයක් ඇති බව තීරණය කරන ලදී;
③ඉහළ රසායනික ස්ථායිතාව.එය හොඳ විඛාදන ප්රතිරෝධයක් ඇති බව තීරණය කරයි.
සෙරමික් ද්රව්යවලට එතරම් විශිෂ්ට වාසි තිබුණත්. කෙසේ වෙතත්, එහි මාරාන්තික අවාසිය - බිඳෙනසුලු බව - එහි ක්රියාකාරිත්වය සහ ප්රායෝගික යෙදුම් සීමා කරයි. එබැවින්, සෙරමික් දැඩි කිරීම ලොව පුරා අවධානය ආකර්ෂණය කරන සෙරමික් ද්රව්ය පර්යේෂණ ක්ෂේත්රයේ මූලික මාතෘකාවක් බවට පත්ව ඇත (විස්තර සඳහා සෙරමික් දැඩි කිරීම කොටස බලන්න).
2. නවීන (උසස්) පිඟන් මැටි සහ සාම්ප්රදායික පිඟන් මැටි අතර සංසන්දනය
සාම්ප්රදායික පිඟන් මැටි හා සසඳන විට නවීන පිඟන් මැටි. අමුද්රව්ය සංයුතිය, සකස් කිරීමේ ක්රියාවලිය, ආයතනික ව්යුහය සහ කාර්ය සාධනයෙහි සැලකිය යුතු වෙනස්කම් තිබේ.
සාම්ප්රදායික පිඟන් මැටි සහ නවීන පිඟන් මැටි අතර වෙනස
රසායන විද්යාව | සංවිධාන ව්යුහය | සින්ටර් පොයින්ට් | යාන්ත්රික ගුණාංගය | |
සාම්ප්රදායික සෙරමික් | බහු-සංයෝග, සංකීර්ණ ස්වාභාවික ඛනිජය | සිදුරු සහිත ශරීරය, ඔප දැමූ මතුපිට | ≤1300°C උෂ්ණත්වය | අඩු ශක්තියේ තද බව |
උසස් සෙරමික් | ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් සංරචක කෘතිමව පිරිසිදු කිරීම හෝ සංස්ලේෂණය කිරීම | ඔප දැමීමකින් තොරව සිදුරු නොමැතිව ඝන | ≤1300°C උෂ්ණත්වය | ඉහළ ශක්තියක් සහ ඉහළ තද බවක් |