خصائص مواد السيراميك ، أنواعها ، إستخداماتها ، خصائصها

ال مواد السيراميك تتكون من مواد صلبة غير عضوية ، معدنية أو غير ذلك ، تعرضت للحرارة. قاعدته عادة ما تكون طينية ، ولكن هناك أنواع مختلفة ذات تركيبات مختلفة.

الطين المشترك هو عجينة السيراميك. أيضا الطين الأحمر هو نوع من المواد الخزفية التي تحتوي على سيليكات الألومنيوم بين مكوناته. تتشكل هذه المواد بمزيج من المراحل البلورية و / أو الزجاجية.

إذا كانت مكونة من بلورة واحدة ، فهي أحادية الطور. فهي متعددة الكريستالات عندما تتكون من العديد من البلورات.

يعتمد التركيب البلوري للمواد الخزفية على قيمة الشحنة الكهربائية للأيونات والحجم النسبي للكاتيونات والأنيونات.

كلما زاد عدد الأنيونات المتاخمة للكاتيون المركزي ، كلما كانت المادة الصلبة الناتجة أكثر ثباتًا.

يمكن العثور على المواد الخزفية في شكل مادة صلبة كثيفة أو ألياف أو مسحوق ناعم أو فيلم.

تم العثور على أصل كلمة الفخار في الكلمة اليونانية keramikos, معنى "حرق الأشياء".

مقاضاة

تعتمد معالجة المواد الخزفية على نوع المواد المراد الحصول عليها. ومع ذلك ، فإن إنتاج مادة السيراميك عادة ما يتطلب العمليات التالية:

1- خلط وطحن المواد الخام

إنها العملية التي يتم فيها توحيد المواد الخام ومحاولة تجانس حجمها وتوزيعها.

2 - التشكل

في هذه المرحلة ، يتم إعطاء الشكل والاتساق للكتلة التي تتحقق مع المواد الخام. بهذه الطريقة يتم زيادة كثافة الخليط ، مما يحسن خواصه الميكانيكية.

3 - صب

إنها العملية التي يتم من خلالها إنشاء تمثيل أو صورة (في البعد الثالث) لأي كائن حقيقي. لقالب عادة واحدة من هذه العمليات نفذت:

ملح

يتم ضغط المواد الخام داخل يموت. غالبًا ما يستخدم الضغط الجاف في صناعة المنتجات الحرارية ومكونات السيراميك الإلكترونية. هذه التقنية تسمح لتصنيع عدة قطع بسرعة.

صب في الباربونيت

إنها تقنية تسمح بإنتاج نفس المئات من المرات دون أخطاء أو تشوهات.

قذف

إنها عملية يتم خلالها دفع المادة أو استخراجها من خلال قالب. يتم استخدامه لإنشاء كائنات مع مقطع عرضي واضح وثابت.

4- التجفيف

إنها عملية تتكون في التحكم في تبخر الماء والتقلصات التي تنتجها في القطعة.

إنها مرحلة حرجة من العملية لأنها تعتمد على الحفاظ على شكلها.

5. الطبخ

من هذه المرحلة تحصل على "كعكة الاسفنج". في هذه العملية ، يتم تغيير التركيب الكيميائي للطين بحيث يكون هشًا ولكنه مسامي للماء.

في هذه المرحلة ، يجب أن ترتفع الحرارة ببطء حتى يتم الوصول إلى درجة حرارة 600 درجة مئوية. بعد هذه المرحلة الأولى هي أن تصنع الزخارف ، عندما يريدون القيام بها.

من المهم التأكد من فصل القطع داخل الفرن لتجنب التشوهات.

خصائص

على الرغم من أن خصائص هذه المواد تعتمد إلى حد كبير على تكوينها ، إلا أنها تشترك بشكل عام في الخصائص التالية:

• هيكل الكريستال ومع ذلك ، هناك أيضًا مواد لا تملك هذا الهيكل أو تحتوي عليها فقط في قطاعات معينة.
• لديهم كثافة تقريبية 2g / cm3.
• إنه يتعامل مع المواد ذات الخصائص العازلة للكهرباء والحرارة.
• لديهم معامل منخفض للتوسع.
• لديهم نقطة انصهار عالية.
• هم عادة ماء.
• نحن لسنا قابلة للاحتراق أو أكسدة.
• إنها صلبة ولكنها هشة وخفيفة في نفس الوقت.
• فهي مقاومة للضغط والتآكل والتآكل.
• لديهم قضمة الصقيع ، أو القدرة على تحمل درجات الحرارة المنخفضة دون تدهور.
• لديهم الاستقرار الكيميائي.
• أنها تتطلب مسامية معينة.

تصنيف

1- الفخار الأحمر

هذا هو النوع الأكثر وفرة من الطين. له لون محمر ناتج عن وجود أكسيد الحديد.

عندما ينضج ، يتكون من ألومينات وسيليكات. هذا هو الأقل معالجتها للجميع. إذا تحطمت ، فإن النتيجة هي أرض محمرة. وهي قابلة للغازات والسوائل والدهون.

هذا الطين يستخدم عادة للطوب والأرضيات. تتراوح درجة حرارة الطهي ما بين 700 إلى 1000 درجة مئوية ، ويمكن تغطيتها بأكسيد القصدير للحصول على أواني صلبة مصنوعة البلاط الإيطالي والإنجليزي مع أنواع مختلفة من الطين.

2- سيراميك ابيض

إنها مادة أنقى ، ولهذا السبب ليس لديهم بقع. يتم التحكم في قياس الحبيبات الخاصة به وعادة ما يكون مزججًا على وجهه الخارجي لتعزيز نفاذه.

يتم استخدامه في صناعة الأدوات الصحية وأدوات المائدة. في هذه المجموعة ، أدخل:

الخزف

إنها مادة مصنوعة من الكاولين ، وهو نوع من الطين النقي جداً يضاف إليه الفلسبار والكوارتز أو الصوان..

يتم طهي هذه المادة على مرحلتين: في المرحلة الأولى يتم طهيها في 1000 أو 1300 درجة مئوية ؛ وفي المرحلة الثانية يمكن أن تصل إلى 1800 درجة مئوية.

يمكن أن تكون الخزائن ناعمة أو صلبة. في حالة الطرية ، في المرحلة الأولى من الطهي تصل إلى 1000 درجة مئوية.

ثم يتم إزالته من الفرن لتطبيق المينا. ثم يعود إلى الفرن للمرحلة الثانية حيث يتم تطبيق درجة حرارة لا تقل عن 1250 درجة مئوية.

في حالة الخزف الصلب ، تتم مرحلة الطهي الثانية عند درجة حرارة أعلى: 1400 درجة مئوية أو أكثر.

وفي حالة تزيينها ، يتم تعريف الزخرفة وتدخل في الفرن ، لكن هذه المرة عند 800 درجة مئوية.

له استخدام متعدد في الصناعة لوضع كائنات للاستخدام التجاري (أدوات المائدة ، على سبيل المثال) ، أو كائنات ذات استخدام أكثر تخصصًا (كعوازل في المحولات).

3 - الحرارية

إنها مادة يمكنها تحمل درجات حرارة عالية جدًا (تصل إلى 3000 درجة مئوية) دون تشويه. إنها طين يحتوي على نسب كبيرة من أكسيد الألومنيوم والبريليوم والثوريوم والزركونيوم.

يتم طهيها ما بين 1300 و 1600 درجة مئوية ، ويجب تبريدها تدريجياً لتجنب الأعطال أو التشققات أو الضغوط الداخلية.

ينص المعيار الأوروبي DIN 51060 / ISO / R 836 على أن المادة تكون مقاومة للحرارة إذا تم تليينها بدرجة حرارة لا تقل عن 1500 درجة مئوية.

الطوب مثال على هذا النوع من المواد ، التي تستخدم لبناء الأفران.

4- نظارات

تعتبر النظارات مواد سائلة ذات قاعدة سيليكون ، والتي تصلب بأشكال مختلفة عند تبريده.

تضاف تدفقات مختلفة إلى قاعدة السيليكون ، وفقا لنوع الزجاج الذي سيتم تصنيعه. هذه المواد خفض درجة انصهار.

5. الأسمنت

إنها مادة مكونة من الحجر الجيري والكالسيوم المطحون ، والتي تصبح صلبة بمجرد خلطها مع سائل (يفضل ماء) ، ويسمح لها بالوقوف. بينما تكون رطبة ، يمكن تشكيلها بالشكل المرغوب.

6- مزيلات

إنها معادن ذات جسيمات صلبة للغاية ولديها أكسيد الألومنيوم ومعجون الماس ، من بين مكوناتها.

مواد السيراميك الخاصة

المواد الخزفية صلبة وقاسية ولكنها هشة أيضًا ، لذا فقد طورت مواد هجينة أو مركبة بمصفوفة من الألياف الزجاجية أو البوليمرات البلاستيكية.

مواد السيراميك يمكن استخدامها لتطوير هذه الهجينة. هذه المواد تتكون من ثاني أكسيد السيليكون وأكسيد الألومنيوم وبعض المعادن مثل الكوبالت والكروم والحديد.

في وضع هذه الهجينة يتم استخدام طريقتين:

توليفها

هذا هو الأسلوب الذي يتم فيه ضغط المساحيق المعدنية.

الفريت

مع هذه التقنية يتم تحقيق السبائك عن طريق ضغط المسحوق المعدني مع مادة السيراميك في فرن كهربائي.

في هذه الفئة يأتي ما يسمى بمصفوفة السيراميك المركب (CMC). من بين هذه يمكن سردها:

- كربيد

مثل التنجستن ، التيتانيوم ، السيليكون ، الكروم ، البورون أو كربيد السيليكون المقوى بالكربون.

- نتريدات

مثل السيليكون والتيتانيوم وأوكسينيتريد السيراميك أو سيالون.

- أكاسيد السيراميك 

مثل الألومينا وزركونيا.

- الكهرباء

إنها مواد خزفية ذات خواص كهربائية أو مغناطيسية.

الاستخدامات 4 الرئيسية للمواد السيراميك

1- في صناعة الطيران

في هذا المجال ، هناك حاجة لمكونات الضوء مع مقاومة درجات الحرارة العالية والمتطلبات الميكانيكية.

2- في الطب الحيوي

في هذا المجال فهي مفيدة لإعداد العظام والأسنان وزراعة الأسنان ، إلخ..

3- في الالكترونيات

حيث يتم استخدام هذه المواد لتصنيع مضخمات الليزر والألياف البصرية والمكثفات والعدسات والعوازل وغيرها.

4- في صناعة الطاقة

حيث يمكن أن تؤدي المواد الخزفية إلى مكونات الوقود النووي ، على سبيل المثال.

7 مواد السيراميك الأكثر تميزا

1- ألومينا (Al2O3)

يتم استخدامه لاحتواء المعدن المنصهر.

2- نيتريد الألومنيوم (العين)

يتم استخدامه كمادة للدوائر المتكاملة وكبديل عن AI203.

3- كربيد البورون (B4C)

يتم استخدامه لتصنيع التدريع النووي.

4- كربيد السيليكون (SiC)

يتم استخدامه لطلاء المعادن ، لمقاومته للأكسدة.

5- نيتريد السيليكون (Si3N4)

يتم استخدامها في تصنيع مكونات محركات السيارات وتوربينات الغاز.

6- التيتانيوم بوريدي (TiB2)

كما تشارك في صناعة الدروع.

7- أورانيا (UO2)

بمثابة وقود للمفاعلات النووية.

مراجع

1. ألاركون ، خافيير (ق / و). كيمياء مواد السيراميك. تعافى من: uv.es
2. فيليبي (2010). خصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: constructorcivil.org
3. لازارو ، جاك (2014). هيكل وخصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: prezi.com
4. موسي ، سوزان (ق / و). الطبخ. تم الاسترجاع من: ceramicdictionary.com
5. مجلة ARQHYS (2012). خصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: arqhys.com
6. الجامعة التكنولوجية الوطنية (2010). تصنيف مواد السيراميك. تم الاسترجاع من: cienciamateriales.argentina-foro.com
7. الجامعة التكنولوجية الوطنية (ق / و). مواد السيراميك تم الاسترجاع من: frm.utn.edu.ar
8. ويكيبيديا (ق / و). مادة السيراميك تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org