Cấu trúc Đồ gốm được ca ngợi vì những lợi ích mang tính tương lai của nó. Nó mang lại nhiều đặc tính đòi hỏi cao như các đặc tính cơ học và hóa học nhiệt được tăng cường. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, luyện kim, kỹ thuật, quang học và khoa học vật liệu. Thật vậy, điều gì tạo nên cấu trúc đặc biệt Đồ gốm khác biệt và đa dạng là những gì được thảo luận ở đây.
Gốm sứ đặc biệt là gì?
Đặc biệt Đồ gốm nói chung là phi kim loại trong thành phần của nó được biết đến với sức mạnh, độ bền và khả năng chống chịu. Đặc biệt Đồ gốm thường phục vụ ở những khu vực có nhu cầu cao, nơi các hệ thống khác trục trặc hoặc hỏng hóc. Đặc biệt phổ biến Đồ gốm là Oxit Đồ gốm chẳng hạn như Alumina, SiC, Si3N4 và carbide được tạo thành từ Niobidium và Hafni. Đặc biệt Đồ gốm giữ được tính toàn vẹn cơ học cao khi tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt.
Một số ví dụ về Đặc biệt Đồ gốm và bối cảnh sử dụng được đưa ra dưới đây để tham khảo:
- Oxit nhôm là một loại oxit phổ biến gốm sứ phục vụ cho việc sản xuất các thiết bị y tế và hữu ích trong các ứng dụng điện tử
- Silicon Carbide cứng. Tính chất cứng và độ dẫn nhiệt vượt trội khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng ô tô và hàng không vũ trụ
- Nitrua silic có khả năng chống mài mòn và rách. Chúng trở thành một phần không thể thiếu của lưỡi cắt và ổ trục cơ học.
- Cacbua của Niobidium và Hafni được sử dụng ở nhiệt độ khắc nghiệt. vật liệu gốm do đó phù hợp trong các ứng dụng quân sự, quốc phòng hoặc hàng không vũ trụ.
Độ cứng của vật liệu gốm
Độ cứng của gốm là một thuật ngữ có nghĩa là gốm sứ và khả năng chống mài mòn của nó. Điều này sẽ cho chúng ta biết nếu gốm sứ có khả năng chịu được tác động của áp lực, ma sát và vết lõm trong quá trình sử dụng. đồ gốm là những vật liệu cứng đóng góp tích cực vào các thành phần của dụng cụ cắt, phụ kiện động cơ và vật liệu sử dụng trong quá trình xây dựng.
Độ cứng của gốm theo thang Mohs
Độ cứng của gốm thang đo Mohs được các kỹ sư sử dụng để ước tính độ cứng của gốm sứ. Thật vậy, khả năng chống trầy xước của một vật liệu gốm. Nó tạo ra giá trị từ 1 đến 10. Tóm lại, vật liệu cứng hơn sẽ làm trầy xước và tạo ấn tượng trên vật liệu mềm hơn.
- Độ cứng của gốm alumina trong thang độ cứng Mohs là 9. Nó đứng sau kim cương và được sử dụng làm vật liệu mài mòn và cắt.
- Độ cứng của gốm Silicon Carbide (SiC) là 9,5. Chúng cực kỳ hữu ích như chất mài mòn và được sử dụng trong sản xuất áo chống đạn. Đó là vật liệu gốm cứng nhất.
- Cacbua của Niobidium và Hafni đều có độ cứng của gốm khoảng 9 khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng chịu được sự hao mòn. Chúng cũng được triển khai trong các bộ phận quân sự và hàng không vũ trụ.
- Silicon Nitride có độ cứng gốm sứ mohs giá trị khoảng 8,5. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các cánh tua bin và ổ trục cơ học, những bộ phận dễ bị rách và mài mòn.
Độ dẫn nhiệt của vật liệu gốm
Độ dẫn nhiệt của gốm thấp đối với gốm sứ đặc biệt. Một số thông tin đáng tin cậy về độ dẫn nhiệt chỉ để tham khảo.
- Độ dẫn nhiệt của nhôm oxit có điện tích khoảng 30 W/mK nên hữu ích cho việc cách nhiệt và tản nhiệt trong các thiết bị.
- Độ dẫn nhiệt của gốm của SiC cao hơn nhiều khi so sánh với các loại khác đồ gốm. Thanh ghi SiC độ dẫn nhiệt cao trong phạm vi 120 – 150 W/mK. Điều này làm cho chúng hữu ích trong các ứng dụng ô tô và ngành hàng không vũ trụ. SiC nằm trong chế độ vật liệu dẫn nhiệt cao.
- Silicon Nitride có độ dẫn nhiệt vừa phải như alumina. Khoảng 30-40 W/Mk là phạm vi của chúng và làm cho chúng hữu ích trong các ứng dụng vừa phải.
- Hafni và Niobidi có độ dẫn nhiệt trong khoảng từ 13 đến 20 W/mK. Chúng chủ yếu được thiết kế cho khoa học tên lửa và ứng dụng hạt nhân.
Tính chất của vật liệu gốm đặc biệt
Có thể là bất kỳ vật liệu gốm, các tính chất chủ yếu bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố. Một là liên kết hóa học có trong vật liệu và yếu tố còn lại là cấu trúc tinh thể thiết yếu. Các yếu tố ảnh hưởng khác là thành phần vi mô, cấu trúc hạt, kích thước, hình dạng và độ xốp. Các tạp chất và khuyết tật trong quá trình sản xuất cũng đóng vai trò kiểm soát hành vi của vật liệu đặc biệt vật liệu gốm sứ.
Thông thường gốm sứ là fenspat, đất sét, v.v. về cơ bản được chế tạo bằng cách thiêu kết. Chúng cung cấp phạm vi nhiệt độ hoạt động khoảng 1200 độ C. Mặc dù chúng cứng và chống gỉ và ăn mòn, nhưng chúng không có lợi ích về độ bền nhiệt và cơ học vượt trội.
Đặc biệt Đồ gốm có sự khác biệt theo cách riêng của chúng. Ví dụ, oxit liti có khả năng chịu nhiệt cao và được sử dụng để sản xuất vật liệu chịu nhiệt độ cao. Dựa trên sắt Đồ gốm được sử dụng đặc biệt như nam châm, Talc để cách điện và Cobalt làm thành phần bộ nhớ. Đặc biệt Đồ gốm hoặc đặc biệt Gốm sứ kết cấu do đó được sản xuất theo yêu cầu và chức năng mong muốn được thiết kế kỹ lưỡng.
Cấu trúc của vật liệu gốm
Như đã đề cập, các thuộc tính của vật liệu gốm phần lớn bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của chúng. Về cơ bản, Đồ gốm có hai cấu trúc chính: hoặc là chúng có bản chất ion hoặc là liên kết cộng hóa trị. Liên kết ion truyền độ âm điện và làm cho hạt nhân thu hút nhiều electron hơn. Điều này hoạt động trong việc kết hợp kim loại và phi kim loại trong gốm sứ.
Ngược lại, liên kết cộng hóa trị tồn tại giữa các phi kim. Điều này làm cho vật liệu chia sẻ các nguyên tử giữa nhau. Giá trị giãn nở nhiệt thấp, độ cứng cao và khả năng chống hóa chất phụ thuộc vào bản chất của liên kết trong đồ gốm. Tính giòn mặc dù không lường trước được cũng là kết quả của bản chất liên kết.
Cấu trúc đặc biệt Gốm sứ
Gốm có cấu trúc đặc biệt đã xuất hiện trong những năm gần đây và đóng vai trò quan trọng trong Kỹ thuật. Kết cấu đồ gốm thường là kết quả của quá trình sản xuất nghiêm ngặt được hỗ trợ bởi kỹ thuật mạnh mẽ để tạo ra các đặc tính vật liệu phù hợp cho các thực thể.
Một số cấu trúc gốm đặc biệt quan trọng
Gốm nitrua
Nitrua đồ gốm có liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ của Nitơ và Silic cung cấp khả năng cách điện tốt hơn và độ bền tốt. Silic Nitride do các ưu điểm về cấu trúc của nó tạo thành một trong những vật liệu gốm cứng nhất. Nó có khả năng chống ăn mòn vượt trội và hoạt động như vật liệu cách điện tốt. Độ dẫn nhiệt của Silicon Nitride là khoảng 320 W/Mk
Do đó, độ dẫn nhiệt cao hơn 80 % so với đồng. Silicon Nitride cũng vượt trội hơn gốm sứ như Beo và Al2o3 về hiệu suất.
Gốm sứ cacbua
Gốm carbide của Boron và Silicon có độ bền uốn cực cao. Giá trị này vào khoảng 500-600 MPa ở phạm vi nhiệt độ 1400 độ C. Hợp chất được phát triển với cả hai loại carbide này có ưu điểm là cung cấp độ bền va đập cao và độ cứng cao. Chúng cũng có mô đun cao và được sử dụng trong sản xuất áo vest hoặc áo giáp.
Gốm sứ cường lực
Đã được tôi luyện đồ gốm đã có những tiến bộ lớn gần đây. Có gốm sứ cường lực làm bằng Alumina, Thori và mullite và một số làm bằng oxit
Gốm kết tinh
Tính chất truyền ánh sáng cùng với khả năng chống ăn mòn và hóa chất đã làm nảy sinh tinh thể đồ gốm. Gốm sứ trong suốt làm từ alumina và Nitrit của alumina rất phổ biến trong chế độ này. Các nhà sản xuất sử dụng phương pháp thiêu kết vi sóng để sản xuất tinh thể đồ gốm.
Ứng dụng của gốm có cấu trúc đặc biệt
- Cấu trúc đồ gốm do đặc tính chịu được nhiệt độ cao nên chúng thường được sử dụng trong tàu vũ trụ và tên lửa. Ví dụ: Vật liệu tổng hợp được sử dụng trong vệ tinh
- Sợi gia cố đồ gốm hoặc cấu trúc đồ gốm được sử dụng trong máy bay cận âm cho các ứng dụng quân sự
- Độ dẫn nhiệt cao của gốm cấu trúc đã dẫn đến việc sử dụng gốm cấu trúc tương tự cho bảng mạch. Chúng đóng vai trò là chất nền hiệu quả
Lời kết
Khám phá cấu trúc đặc biệt đồ gốm xảy ra do những phát minh trong khoa học và công nghệ hiện đại. Chúng sở hữu các chức năng cả về cơ học và nhiệt. Chúng cũng vượt trội hơn về lợi ích điện. Cấu trúc đồ gốm đã được sử dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật riêng biệt. Tương lai tất nhiên sẽ phụ thuộc vào nhiều tiến bộ hơn trong lĩnh vực này.