نقطة انصهار السيراميك: كل ما تحتاج إلى معرفته

كما هو الحال مع أي مادة أخرى، عندما تعرض السيراميك لحرارة شديدة، فإنه سوف يذوب في النهاية.

في هذه المقالة، سنستكشف جميع الحقائق المتعلقة بدرجة انصهار السيراميك، بالإضافة إلى درجات انصهار مختلف أنواع المواد السيراميكية.

سيراميك نتريد الألومنيوم ذو نقطة انصهار عالية جدًا

ما هي نقطة انصهار السيراميك؟

معظم السيراميك لا يحتوي على طبقة واحدة نقطة الانصهار ولكنها تتحلل أو تحتفظ ببنيتها البلورية عند درجات حرارة عالية.

تتمتع السيراميك بشكل عام بنقاط انصهار أعلى، والتي تزيد عن 2000 درجة مئوية  وبالتالي فهي مناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. ومن المهم أيضًا إدراك أن السيراميك، على عكس المعادن، لا يذوب.

بل إنها تمر بمرحلة انتقالية أطول، وقد تلين أحيانًا وتتحول إلى مادة لزجة دون أن تتحول تمامًا إلى حالة سائلة. تتأثر درجة انصهار أي سيراميك بعوامل تركيبه، والشوائب الكيميائية، وظروف الحرق.

ستساعدك معرفة هذه درجات الحرارة في تحديد أفضل مادة سيراميك يمكنك استخدامها في مشاريعك، خاصة في بيئة معينة.

أمثلة على المواد الخزفية ودرجة انصهارها

نوع السيراميك	نقطة الانصهار (°م)	نقطة الانصهار (°ف)
الألومينا (Al2O3)	2072	3761
زركونيا (ZrO2)	2715	4919
السيليكا (SiO2)	1713	3115
الموليت (3Al2O3·2SiO2)	1850	3362
بورسلين	1700-1800	3092-3272
زجاج	1000-1500	1832-2732
الطين (يختلف)	1000-1300	1832-2372
كربيد السيليكون (SiC)	2730	4946
نتريد السيليكون (Si3N4)	1900	3452
المغنيسيا (MgO)	2800	5072
ماكور	800	1472
نتريد الألومنيوم	2200	3992
كربيد التيتانيوم (TiC)	3160	5720
كربوناتيد الهافنيوم (HfCN)	4110	7430
كربيد النيوبيوم (NbC)	3490	6314
نتريد الهافنيوم (HfN)	3385	6125
بوريد الزركونيوم (ZrB)2)	3245	5873
بوريد التيتانيوم (TiB2)	3225	5837
نتريد التيتانيوم (TiN)	2950	5342
بوريد النيوبيوم (NbB2)	3050	5522
نتريد الزركونيوم (ZrN)	2950	5342
نتريد التنتالوم (TaN)	2700	4892
بوريد التنتالوم	3040	5504
كربيد الفاناديوم (VC)	2810	5090
نتريد الفاناديوم (VN)	2050	3722
كربيد الهافنيوم (HfC)	3958	7156
كربيد التنتالوم (TaC)	3768	6814

المواد الخزفية ومخطط خط نقطة انصهارها (°م)

المواد الخزفية ومخطط خطوط نقطة انصهارها (°ف)

 

كيف تحدد نقطة انصهار السيراميك الاستخدامات

- تطبيقات درجات الحرارة العالية

تُستخدم السيراميكات ذات درجات الانصهار العالية، مثل الألومينا والزركونيا، في التطبيقات التي تتطلب تحمّل درجات حرارة عالية. على سبيل المثال، في بطانات الأفران، أو أجزاء الأفران، أو محركات الطائرات، حيث يجب أن تتحمل ظروفًا تُسبّب ذوبان المعادن.

-العزل الكهربائي

عند العمل مع القطع الكهربائية، ستستفيد من السيراميك، مثل الألومينا أو نتريد السيليكون، لكونها عوازل جيدة حتى في درجات الحرارة العالية. فهي خاملة للحرارة نظرًا لارتفاع درجة انصهارها، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في العوازل وشمعات الاحتراق وغيرها من المنتجات الكهربائية. تُعد هذه الموثوقية أساسية لصناعات مثل الإلكترونيات وتوليد الطاقة، لأن التقلبات في درجات الحرارة والعزل قد تؤدي إلى أعطال.

-مقاومة التآكل

عند الحاجة إلى مواد مقاومة للتآكل، يُفضّل اختيار السيراميك، مثل كربيد السيليكون أو كربيد البورون، لما يتميز به من درجات انصهار عالية. يمكن استخدام هذه السيراميكات كأدوات قطع، ومواد كاشطة، ودروع، حيث لا تتآكل تحت الاستخدام أو الإجهاد. يُساعد ذلك على إطالة متانة الأدوات والمكونات التي تلامس السيراميك بفضل المواد المستخدمة ذات درجات الانصهار العالية.

-الاستقرار الكيميائي

عندما يتعلق الأمر بالكيمياء، يُفضّل استخدام السيراميك، مثل كربيد التيتانيوم أو المغنيسيا، وهي مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية والعوامل المسببة للتآكل. هذه الخصائص تجعلها مثالية للاستخدام في معدات العمليات الكيميائية، والبوتقات، وأدوات المختبرات. باختيار السيراميك ذي درجات حرارة الانصهار العالية، يُمكنك تجنب تدهور المعدات المعدنية، مما يُحسّن موثوقية العمليات.

الأسئلة الشائعة.

1. ما هي أعلى نقطة انصهار للسيراميك؟

أعلى درجة حرارة ممكنة للسيراميك هي حوالي 3160 درجة مئوية، بالنسبة للمواد مثل كربيد التيتانيوم (TiC).

2. ما هي درجة الحرارة التي يمكن أن تتحملها المواد السيراميكية؟

يمكن للمواد الخزفية أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى حوالي 3160 درجة مئوية، ولكن هذا يختلف حسب نوع السيراميك المعني.

3. عند أي درجة حرارة سوف يتشقق السيراميك؟

يعتبر السيراميك حساسًا للحرارة؛ ومن المرجح أن يتشقق عند تعرضه لصدمة حرارية ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 500 درجة مئوية و1000 درجة مئوية، أو ما يقرب من 932 درجة فهرنهايت و1832 درجة فهرنهايت.

4. لماذا لا يذوب السيراميك بسهولة؟

لا تذوب السيراميك بسهولة لأنها أيونية وتساهمية، وتحتاج إلى قدر كبير من الحرارة لتتكسر.

5. هل يمكن أن ينكسر السيراميك بسبب الحرارة؟

نعم، يمكن للسيراميك أن يتكسر بسبب الحرارة إذا تعرض لصدمة حرارية أو عند وجود تقلبات سريعة في درجات الحرارة، وهذا يؤدي إلى التشقق.

خاتمة

يمكنك اختيار أفضل مادة للتطبيقات عالية الحرارة من خلال معرفة درجات انصهار السيراميك. هذا يضمن الأداء والسلامة والمتانة في قطاعات متنوعة، بما في ذلك الإلكترونيات والفضاء.