Yapısal Seramikler fütüristik faydaları nedeniyle oldukça beğenilmektedir. Gelişmiş termal mekanik ve kimyasal özellikler gibi birçok zorlu özellik getirir. Havacılık, metalurji, mühendislik, optik ve malzeme bilimi uygulamalarında yer bulurlar. Gerçekten de, özel yapıyı özel kılan şey Seramikler Burada tartışılan şey farklı ve çok yönlüdür.
Özel Seramikler Nelerdir?
Özel Seramikler genellikle yapılarında metalik olmayan, dayanıklılıkları, sağlamlıkları ve dirençleriyle bilinen özel Seramikler genellikle diğer sistemlerin arızalandığı veya başarısız olduğu, çok zorlu alanlarda hizmet verir. Ortak özel Seramikler Oksittir Seramikler Alümina, SiC, Si3N4 ve Niobidyum ve Hafniyumdan oluşan karbürler gibi. Özel Seramikler Zorlu ortamlara dayanımlı yüksek mekanik bütünlüğe sahiptir.
Özel'in bazı örnekleri Seramikler ve kullanım bağlamları referans olması açısından aşağıda verilmiştir:
- Alümina Oksit yaygın bir oksittir seramik tıbbi cihazların imalatında kullanılır ve elektronik uygulamalarda faydalıdır
- Silisyum Karbür serttir. Sertlik ve üstün termal iletkenlik özelliği onları otomobil ve havacılık uygulamaları için uygun hale getirir
- Silisyum Nitrürleri aşınma ve yıpranmaya dayanıklıdır. Kesme bıçaklarının ve mekanik yatakların ayrılmaz bir parçası haline gelirler.
- Niobidyum ve Hafniyum karbürleri aşırı sıcaklıkta kullanılır. seramik malzeme Bu nedenle askeri, savunma veya havacılık uygulamalarına uygundur.
Seramik malzemelerin sertliği
Seramik sertliği anlamına gelen bir terimdir seramik ve herhangi bir aşınmaya karşı direnci. Bu bize, seramik kullanım sırasında basınç, sürtünme ve girinti etkilerine dayanabilir. Özel seramikler kesici takımlar, motor aksesuarları ve inşaatlarda kullanılan malzemelerde aktif olarak kullanılan sert malzemelerdir.
Mohs ölçeğinde seramik sertliği
Seramik sertliği Mohs ölçeği mühendisler tarafından sertliği tahmin etmek için kullanılır seramikGerçekten de, bir çizilmeye karşı dayanıklılık seramik malzeme1 ile 10 arasında bir değer üretir. Kısacası sert olan malzeme çizilir ve yumuşak olanın üzerinde iz bırakır.
- Alümina seramik sertliği Mohs skalasında değeri 9'dur. Elmasın yanında yer alır ve aşındırıcı ve kesici madde olarak kullanılır.
- Silisyum Karbür (SiC) seramik sertliği 9.5'tir. Aşındırıcı olarak son derece kullanışlıdırlar ve kurşun geçirmez yeleklerin üretiminde kullanılırlar. en sert seramik malzeme.
- Niobidyum ve Hafniyum karbürlerinin her ikisi de seramik sertliği yaklaşık 9, aşınma ve yıpranmaya maruz kalan uygulamalar için idealdir. Ayrıca askeri ve havacılık bölümlerinde de kullanılırlar.
- Silisyum Nitrür seramik sertliği mohs Değeri 8.5 civarındadır. Çoğunlukla yüksek yıpranma ve aşınmaya maruz kalan türbin kanatlarında ve mekanik yataklarda kullanılırlar.
Seramik malzemelerin ısı iletkenliği
Seramik ısı iletkenliği özel seramikler için düşüktür. Bazı güvenilir termal iletkenlik bilgileri referans amaçlıdır.
- Isı iletkenliği Alüminyum Oksit'in ısı yalıtımı ve cihazlarda ısı dağılımı için kullanışlı olması nedeniyle yaklaşık 30 W/mK'dir.
- Seramik ısı iletkenliği SiC'nin diğerlerine kıyasla çok daha yüksek olduğu seramikler. SiC kaydı yüksek ısı iletkenliği 120 – 150 W/mK aralığındadır. Bu onları otomotiv uygulamaları ve havacılık sektöründe kullanışlı hale getirir. SiC, yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemeler rejimine girer.
- Silisyum Nitrür, alümina gibi orta düzeyde termal iletkenliğe sahiptir. Aralıkları yaklaşık 30-40 W/Mk'dir ve onları orta düzeyde uygulamalarda kullanışlı hale getirir.
- Hafniyum ve Niobidiyum 13 ila 20 W/mK aralığında termal iletkenliğe sahiptir. Temel olarak roket bilimi ve nükleer uygulamalar için tasarlanmıştır.
Özel Seramik malzemelerin özellikleri
Herhangi biri olsun seramik malzeme, özellikler büyük ölçüde iki faktörden etkilenir. Biri malzemede bulunan kimyasal bağ, diğeri ise temel kristal yapıdır. Diğer etkileyen faktörler mikro bileşim, tane yapısı, boyut, şekil ve gözenekliliktir. Üretim sırasında oluşan safsızlıklar ve kusurlar da özel seramik malzemeler.
Geleneksel seramik temel olarak sinterleme ile hazırlanan feldispat, kil vb.'dir. Yaklaşık 1200 derece C'lik bir çalışma sıcaklığı aralığı sunarlar. Sert olmalarına ve pas ve korozyona karşı dayanıklı olmalarına rağmen, üstün termal ve mekanik mukavemet avantajlarından yoksundurlar.
Özel Seramikler kendi yollarıyla farklıdır. Örneğin, lityum oksit oldukça ısıya dayanıklıdır ve yüksek sıcaklık malzemelerinin üretiminde kullanılır. Demir bazlı Seramikler özellikle mıknatıs olarak kullanılır, izolasyon için talk ve hafıza bileşenleri için kobalt bazlı. Özel Seramikler veya özel yapısal Seramikler dolayısıyla ihtiyaçlara göre üretilir ve aranan işlevsellik titizlikle düşünülür.
Seramik malzemelerin yapısı
Belirtildiği gibi, özellikleri seramik malzemeler büyük ölçüde yapıları tarafından etkilenirler. Temel olarak, Seramikler iki ana yapıya sahiptirler: ya iyoniktirler ya da Kovalenttirler. İyonik bağlar elektronegatiflik kazandırır ve çekirdeğin daha fazla elektron çekmesini sağlar. Bu, metalleri ve ametalleri birleştirerek çalışır seramik.
Kovalent bağlar ise tam tersine, metal olmayanlar arasında bulunur. Bu, malzemenin atomları birbirleriyle paylaşmasını sağlar. Düşük termal genleşme değerleri, yüksek sertlik ve kimyasal direnç, bağların doğasına tabidir. seramikler. Kırılganlık, öngörülmeyen bir durum olsa da bağ yapısının bir sonucudur.
Özel yapı Seramikler
Özel yapı seramikleri Son yıllarda ortaya çıkmıştır ve Mühendislikte önemli rol oynamaktadır. Yapısal seramikler Genellikle, kuruluşlar için ilgili malzeme özelliklerini kullanmak amacıyla güçlü mühendislikle desteklenen sıkı üretimin bir sonucudur.
Önemli bazı özel yapı seramikleri
Nitrür seramikler
Nitrür seramikler Azot ve Silisyumun güçlü kovalent bağları vardır ve bu da daha iyi yalıtım ve iyi mukavemet sağlar. Silisyum Nitrür, yapısal avantajları nedeniyle, en sert seramik malzeme. Üstün korozyon direncine sahiptir ve iyi bir yalıtım malzemesi görevi görür. Silisyum Nitrür'ün termal iletkenliği yaklaşık 320 W/Mk'dir
Isı iletkenliği bu nedenle bakırdan 80 % daha üstündür. Silisyum Nitrür ayrıca performansıyla Beo ve Al2O3 gibi seramikleri de geride bırakır.
Karbür seramikler
Bor ve Silisyum karbür seramikleri üstün eğilme mukavemetine sahiptir. Değeri 1400 derece C sıcaklık aralığında yaklaşık 500-600 MPa'dır. Bu iki karbürle geliştirilen kompozit, yüksek darbe mukavemeti ve yüksek sertlik sağlamada başarılıdır. Ayrıca yüksek modüle sahiptirler ve yelek veya zırh üretiminde kullanılırlar.
Sertleştirilmiş seramikler
Sertleştirilmiş seramikler son zamanlarda büyük ilerleme kaydetti. Alümina, Toryum ve mullitten yapılmış sertleştirilmiş seramikler ve oksitlerden yapılmış bazıları var
Kristalin seramikler
Korozyon ve kimyasal dirence ek olarak ışık geçirgenliği özelliği kristalin oluşumuna yol açmıştır. seramikler. Alümina ve alümina nitrürlerinden yapılmış şeffaf seramikler bu rejimde popülerdir. Üreticiler kristalin üretmek için mikrodalga sinterlemeyi kullanırlar seramikler.
Özel yapı seramiklerinin uygulamaları
- Yapısal seramikler yüksek sıcaklığa dayanıklı olma özelliği nedeniyle genellikle uzay gemilerinde ve roketlerde kullanılırlar. Örn: Kompozitler uydularda kullanılır
- Elyaf takviyeli seramikler veya yapısal seramikler askeri uygulamalar için ses altı uçaklarda kullanılır
- Yapısal seramiklerin yüksek termal iletkenliği, bunların devre kartlarında kullanılmasına yol açmıştır. Verimli alt tabakalar olarak hizmet ederler
Sonuç olarak;
Özel yapının keşfi seramikler modern bilim ve teknolojideki icatlar nedeniyle ortaya çıkmıştır. Hem mekanik hem de termal işlevselliklere sahiptirler. Ayrıca elektriksel faydalarda da daha akıllıdırlar. Yapısal seramikler mühendisliğin farklı alanlarında zaten kullanılıyor. Gelecek elbette bu alanda daha fazla ilerlemeye bağlı olacaktır.