Dünya gelişmeye doğru ilerlerken, yenilik her yerdedir. Gelişmiş işleme yöntemlerinin tanıtılmasıyla, endüstrilerde artık özel bir seramik türü hakimdir. Bu benzersiz makalede, en zorlu ve benzersiz seramik türü olan Teknik Seramikleri ele alacağız.
Teknik Seramikler Nelerdir?
Teknik seramikler, çeşitli isimlerle bilinen gelişmiş seramik türleridir. Gelişmiş seramikler veya mühendislik seramikleri, pazarda. Bazı üreticiler ayrıca bunlar için yüksek performanslı seramikler ve hassas seramikler terimini kullanır. Hangi terim kullanılırsa kullanılsın, hepsi aynı şeyi ifade eder.
Teknik seramikler inorganik seramik malzemeler olarak tanımlanır. Bunlar, O2 (Oksijen) ve AI (Alüminyum) gibi benzersiz elementlerden oluşan gelişmiş seramik türleridir. En yüksek mekanik, elektriksel ve termal özelliklere sahiptirler. Bu özellikler, diğer küçük elementlerin eklenmesiyle kontrol edilebilir. Termal ve fiziksel özelliklerinin birleşimi, diğer alternatiflerin başarısız olduğu ürünler için onları en iyi seçim haline getirir.
Sentetik veya doğal olarak formüle edilmiş malzemelerden üretilirler. Teknik seramiklere gelişmiş seramikler denir çünkü üretim sürecinde ihtiyaç duyulan bileşenler oldukça saflaştırılmıştır. Bileşenler, parçacık şekli ve boyutunu kontrol etmek için dikkatlice rafine edilir. Günlük hayatımızda kullanılan çeşitli ürünlerin üretiminde çeşitli endüstrilerde kullanılırlar.
Teknik Seramiklerin Malzeme Kategorizasyonu:
İleri, teknik veya yüksek performanslı seramikler aşağıdaki tiplere sınıflandırılabilir:
- Kompozit Malzeme: Elyaf takviyeli malzeme, oksit olmayanlar, oksitler ve diğer malzemelerin bir araya getirilmesi ile partikül takviyeli malzemeden oluşur.
- Oksitler: Zr, Be, Al2O3 vb. elementleri içerir.
- Oksit Olmayanlar: Nitrürler, karbürler vb. oksit olmayanlar kategorisine girer.
İleri Seramikler Neden Bu Kadar Popüler?
Şüphesiz, dünya gelişmeye doğru ilerledikçe, teknik seramiklerin veya mühendislik seramiklerinin talebi ve kapsamı da artmaktadır. Polikristalin malzemeler olarak tanımlanan bu malzemeler dünya çapında çok popüler hale gelmektedir.
Talep görmelerinin ilk nedeni, çeşitli uygulamalar için yeni fırsatlar açmalarıdır. Örneğin, tesis ve makine mühendisliği, otomotiv üretimi, dökümhaneler, elektronik, tekstil üretimi ve tıbbi teknoloji.
Ayrıca, tüketicinin çeşitli endüstrilere olan gereksinimleri bir yıldan diğerine hızla ilerlemektedir. Bu nedenle, çeşitli mühendisler ve inşaatçılar tüm taleplerini ve gereksinimlerini karşılamak için teknik seramikler gibi gelişmiş ve yüksek kaliteli malzemeleri tercih etmektedir. Yukarıda belirtilen alanlarda kullanılmasının yanı sıra, teknik seramiklerin kullanımı nanoteknoloji ve optik endüstrilerine de yayılacaktır.
Son olarak, teknik veya hassas seramiklere olan talep, çok sayıda endüstride artmaktadır çünkü bunlar son derece özelleştirilebilirdir. Profesyonel şirketler tarafından üretilen yüksek kaliteli hassas seramikler artık çeşitli uygulamalar için sıradan malzemelerin yerini almaktadır.
Daha önce şirketler sıradan refrakter malzemeler ve polimerler, ancak artık yaygın olarak teknik seramiklere doğru kayıyorlar.
Teknik Seramik Malzemelerin Önemli Özellikleri Nelerdir?
Teknik seramiklerin bazı önemli özellikleri aşağıda listelenmiştir:
●Basınç Dayanımı
Teknik seramikler sıkıştırıldığında, olağanüstü yüksek bir mukavemet sergilerler. Teknik seramikler, minimum 4000 MPa'lık (MPa, Megapascal anlamına gelir) yüksek yükleri taşıyabilir. Ancak, bunu zirkonyum veya titanyum gibi diğer malzemelerle karşılaştırdığınızda, teknik seramiklerin ne kadar güçlü olduğunu hayal edebilirsiniz.
●Aşınma Direnci
Gelişmiş hassas veya teknik seramik türleri de yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Yüksek sıcaklıklara dayanmanın yanı sıra, mekanik ve elektriksel özelliklerini de etkili bir şekilde koruyabilirler. Bu nedenle teknik seramikler yüksek ısı çıkışı olan çok sayıda uygulamada kullanılır. Örnekler arasında kesme takımları, fırınlar ve jet motorları bulunur.
●Sertlik
Şüphesiz, teknik seramikler yüksek sertlikleri ve mükemmel sertlikleri nedeniyle üst düzey kullanıcıların kalbini kazanmıştır. Üreticiler önceliklerini teknik seramiklere kaydırıyor çünkü bu benzersiz malzeme paslanmaz çeliğe kıyasla 4 kat daha serttir.
●Yoğunluk
Teknik seramiklerin yoğunlukları 2 g/cc arasında değişir. Düşük yoğunluk nedeniyle teknik seramikler çeşitli uygulamalar için diğer malzemelere tercih edilir. Bildiğiniz gibi, düşük yoğunluk düşük ağırlığa katkıda bulunur. Yoğunluk ne kadar düşükse, maddenin ağırlığı da o kadar az olacaktır.
●Sıcaklık Yeteneği
Verilere göre, çeşitli gelişmiş seramik türleri 3182°F (1750°C)'den daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir. Yüksek sıcaklıklara dayanabildikleri için ultra yüksek sıcaklık malzemesi kategorisine girerler. Yüksek sıcaklık taşıma kabiliyetleri nedeniyle çeşitli motorlarda, türbinlerde ve yataklarda kullanılabilirler.
●Korozyona Dayanıklı
Şüphesiz, teknik seramikler kimyasal olarak kararlı malzemelerdir. Peki neden? Cevap kimyasal bağlarında yatmaktadır. Çoğu teknik seramik malzemede (özellikle oksitlerde) iyonik bağlar baskındır ve bu da malzemeyi korozyona dayanıklı özellikler açısından zengin hale getirir.
●Isı İletkenliği veya Yalıtımı
Teknik seramikler farklı termal iletkenlik veya yalıtım özelliklerine sahip olabilir. Bu özellikler malzemenin kimyasal bileşimine bağlıdır. Örneğin, bazı teknik seramik türleri üstün termal iletkenlik özelliklerine sahiptir. Bu tür ürünler ısı emiciler veya eşanjörler için en iyisidir.
Öte yandan bazı teknik seramik ürünleri yalıtım özelliklerine sahiptir. Kısacası, teknik seramikler oldukça esnek/özelleştirilebilirdir.
Diğer önemli özellikler arasında biyouyumluluk, eğilme dayanımı, metalizasyon, piezoelektrik ve dinamik, termal şok ve dalgalanma direnci vb. yer almaktadır.
Teknik Seramikler ve Geleneksel Seramikler Arasındaki Fark
Artık benzersiz özelliklerini keşfettiğimize göre, bu gelişmiş malzemelerin geleneksel seramiklerden nasıl farklı olduğuna bakalım. Bu iki seramik türünün kullanımları ve üretim süreçleri çok farklıdır ve her birinin kendine özgü avantajları vardır. Aşağıda, aralarındaki farkları daha ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.
1. Kompozisyon:
Teknik seramikler ile geleneksel seramikler arasındaki temel fark, bileşimdir. Teknik seramiklerin formül malzemeleri esas olarak çeşitli karbürler, oksitler, nitrürler, örneğin alüminyum oksit, silisyum nitrür, silisyum karbür vb.'dir, ayrıca birçok sentetik malzeme de içerir.
Geleneksel seramiklerin üretiminde ve işlenmesinde farklı hammadde türleri (örneğin: silika, kil ve feldispat) kullanılır.
2. Performans:
Teknik ve geleneksel seramikler arasındaki bir diğer büyük fark performanstır. Geleneksel seramikler sınırlı uygulamalarda kullanılır. Örneğin, orta seviye elektrik izolasyonları. Peki neden orta seviye proseslerde kullanılırlar da üst seviye görevlerde kullanılmazlar?
Bunun sebebi, geleneksel seramiklerin genellikle düşük ila orta sertliğe sahip olmasıdır. Az sertliğin yanı sıra, düşük mukavemete ve düşük termal dengeye de sahiptirler. Aksine, benzersiz özellikleri nedeniyle, teknik seramikler zorlu uygulamalar için tasarlanmıştır.
3. İşleme:
Son olarak, gelişmiş seramikler işleme açısından geleneksel seramiklerden önemli ölçüde farklıdır. Geleneksel seramikler genellikle döküm gibi temel yöntemler kullanılarak şekillendirilir, ardından formlarını tamamlamak için yüksek sıcaklıklarda pişirilir. Buna karşılık, yüksek performanslı seramikler özel teknikler gerektirir. Bu yöntemler sektöre göre değişir ve hassas işleme ve toz sıkıştırma gibi yaygın yaklaşımlar vardır.
Sonuç:
Teknik seramikler inorganik metal olmayan nesneler olarak kabul edilir. Şüphesiz, bu gelişmiş seramiklerin çeşitli endüstrilerdeki uygulamaları her geçen gün artmaktadır. Benzersiz özellikleri sayesinde dünya çapında büyük talep görmektedir. Üreticiler ve üst düzey kullanıcılar, benzersiz özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılan malzemelerin yerini almak için bunu kullanmaktadır.