Khi thế giới đang tiến tới sự phát triển, sự đổi mới ở khắp mọi nơi. Với sự ra đời của các phương pháp chế biến tiên tiến, một loại gốm sứ đặc biệt hiện đang thịnh hành trong các ngành công nghiệp. Trong bài viết độc đáo này, chúng ta sẽ thảo luận về loại gốm sứ đòi hỏi khắt khe và độc đáo nhất, không gì khác ngoài Gốm sứ kỹ thuật.
Gốm kỹ thuật là gì?
Gốm kỹ thuật là loại gốm tiên tiến được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau. Chúng được gọi là gốm tiên tiến hoặc gốm kỹ thuật, trên thị trường. Một số nhà sản xuất cũng sử dụng thuật ngữ gốm hiệu suất cao và gốm chính xác cho chúng. Bất kể thuật ngữ nào được sử dụng, tất cả chúng đều ám chỉ cùng một thứ.
Gốm kỹ thuật được định nghĩa là vật liệu gốm vô cơ. Chúng là loại gốm tiên tiến được tạo thành từ các thành phần độc đáo bao gồm O2 (Oxy) và AI (Nhôm). Chúng sở hữu các đặc tính cơ học, điện và nhiệt cao nhất. Các đặc tính như vậy có thể được kiểm soát bằng cách bổ sung các thành phần nhỏ khác. Sự kết hợp giữa các đặc tính nhiệt và vật lý của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn tốt nhất cho các sản phẩm mà các lựa chọn thay thế khác không thành công.
Chúng được sản xuất bằng vật liệu tổng hợp hoặc có công thức tự nhiên. Gốm kỹ thuật được gọi là gốm tiên tiến vì các thành phần cần thiết trong quá trình sản xuất được tinh chế cao. Các thành phần được tinh chế cẩn thận để kiểm soát hình dạng và kích thước hạt. Chúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau để sản xuất nhiều loại sản phẩm được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Phân loại vật liệu gốm kỹ thuật:
Gốm sứ tiên tiến, kỹ thuật hoặc hiệu suất cao có thể được phân loại thành các loại sau:
- Vật liệu composite: Bao gồm vật liệu gia cường sợi, kết hợp giữa vật liệu không oxit, oxit và các vật liệu khác cũng như vật liệu gia cường dạng hạt.
- Oxit: Bao gồm các nguyên tố như Zr, Be, Al2O3, v.v.
- Phi oxit: Nitrua, cacbua, v.v. nằm trong nhóm phi oxit.
Tại sao gốm sứ tiên tiến lại được ưa chuộng đến vậy?
Không còn nghi ngờ gì nữa, khi thế giới đang tiến tới sự phát triển, nhu cầu và phạm vi của gốm kỹ thuật hoặc gốm kỹ thuật cũng đang tăng lên. Được định nghĩa là vật liệu đa tinh thể, chúng đang trở nên rất phổ biến trên toàn thế giới.
Lý do đầu tiên khiến chúng được ưa chuộng là vì chúng mở ra nhiều cơ hội mới cho nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ, kỹ thuật nhà máy và cơ khí, sản xuất ô tô, xưởng đúc, điện tử, sản xuất dệt may và công nghệ y tế.
Ngoài ra, nhu cầu của người tiêu dùng đối với nhiều ngành công nghiệp khác nhau đang tăng nhanh chóng từ năm này sang năm khác. Do đó, nhiều kỹ sư và nhà xây dựng thích vật liệu tiên tiến và chất lượng cao như gốm kỹ thuật để giải quyết mọi nhu cầu và yêu cầu của họ. Bên cạnh việc được sử dụng trong các lĩnh vực nêu trên, việc sử dụng gốm kỹ thuật cũng sẽ mở rộng sang công nghệ nano và các ngành công nghiệp quang học.
Cuối cùng, nhu cầu về gốm kỹ thuật hoặc gốm chính xác đang tăng lên trong nhiều ngành công nghiệp vì chúng có khả năng tùy chỉnh cao. Gốm chính xác chất lượng cao do các công ty chuyên nghiệp sản xuất hiện đang thay thế các vật liệu thông thường cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Trước đây, các công ty sử dụng bình thường vật liệu chịu lửa và polyme, nhưng hiện nay họ đang chuyển sang gốm kỹ thuật.
Những tính chất quan trọng của vật liệu gốm kỹ thuật là gì?
Sau đây là một số tính chất quan trọng của gốm kỹ thuật:
●Cường độ nén
Khi gốm kỹ thuật được nén, chúng thể hiện độ bền cực cao. Gốm kỹ thuật có thể chịu được tải trọng tối thiểu là 4000 MPa (MPa là viết tắt của Megapascal). Tuy nhiên, khi so sánh với các vật liệu khác như zirconium hoặc titan, bạn có thể hình dung được gốm kỹ thuật bền đến mức nào.
●Khả năng chống mài mòn
Các loại gốm kỹ thuật hoặc gốm chính xác tiên tiến cũng có thể chịu được nhiệt độ cao. Bên cạnh việc chịu được nhiệt độ cao, chúng cũng có thể duy trì hiệu quả các đặc tính cơ học và điện của chúng. Đó là lý do tại sao gốm kỹ thuật được sử dụng trong nhiều ứng dụng có khả năng tỏa nhiệt cao. Ví dụ bao gồm các công cụ cắt, lò nung và động cơ phản lực.
●Độ cứng
Không còn nghi ngờ gì nữa, gốm kỹ thuật đã chiếm được cảm tình của người dùng cao cấp vì độ cứng tuyệt vời và độ cứng tuyệt vời của chúng. Các nhà sản xuất đang chuyển hướng ưu tiên sang gốm kỹ thuật vì vật liệu độc đáo này cứng hơn gấp 4 lần so với thép không gỉ.
●Mật độ
Gốm kỹ thuật có mật độ dao động từ 2 g/cc. Do mật độ thấp, gốm kỹ thuật được ưa chuộng hơn các vật liệu khác cho nhiều ứng dụng khác nhau. Như bạn đã biết, mật độ thấp góp phần làm giảm trọng lượng. Mật độ càng thấp, trọng lượng của chất càng nhỏ.
●Khả năng chịu nhiệt
Theo dữ liệu, nhiều loại gốm sứ tiên tiến có thể chịu được nhiệt độ hơn 3182°F (1750°C). Vì chúng có thể chịu được nhiệt độ cao nên chúng được xếp vào loại vật liệu chịu nhiệt độ cực cao. Do khả năng chịu nhiệt độ cao nên chúng có thể được sử dụng trong nhiều loại động cơ, tua bin cũng như trong ổ trục.
●Chống ăn mòn
Không còn nghi ngờ gì nữa, gốm kỹ thuật là vật liệu ổn định về mặt hóa học. Nhưng tại sao? Câu trả lời nằm ở liên kết hóa học của chúng. Trong hầu hết các vật liệu gốm kỹ thuật (đặc biệt là oxit), liên kết ion chiếm ưu thế, giúp vật liệu có nhiều đặc tính chống ăn mòn.
● Độ dẫn nhiệt hoặc cách nhiệt
Gốm kỹ thuật có thể có các đặc tính dẫn nhiệt hoặc cách nhiệt khác nhau. Các đặc tính đó phụ thuộc vào thành phần hóa học của vật liệu. Ví dụ, một số loại gốm kỹ thuật có đặc tính dẫn nhiệt vượt trội. Các sản phẩm như vậy tốt nhất cho bộ tản nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt.
Mặt khác, một số sản phẩm gốm kỹ thuật có đặc tính cách điện. Tóm lại, gốm kỹ thuật có tính linh hoạt/có thể tùy chỉnh cao.
Các tính chất quan trọng khác bao gồm khả năng tương thích sinh học, độ bền uốn, khả năng kim loại hóa, tính áp điện và động lực học, khả năng chống sốc nhiệt và dao động, v.v.
Sự khác biệt giữa gốm kỹ thuật và gốm truyền thống
Bây giờ chúng ta đã khám phá các đặc tính độc đáo của chúng, hãy cùng xem những vật liệu tiên tiến này khác với gốm sứ truyền thống như thế nào. Công dụng và quy trình sản xuất của hai loại gốm sứ này rất khác nhau và mỗi loại đều có những ưu điểm riêng. Dưới đây, chúng ta sẽ khám phá sự khác biệt giữa chúng chi tiết hơn.
1. Thành phần:
Sự khác biệt chính giữa gốm kỹ thuật và gốm truyền thống là thành phần. Vật liệu công thức của gốm kỹ thuật chủ yếu là các loại carbide, oxide, nitrua, chẳng hạn như aluminum oxide, silicon nitride, silicon carbide, v.v., ngoài ra còn chứa nhiều vật liệu tổng hợp.
Quá trình sản xuất và chế biến gốm sứ truyền thống sử dụng nhiều loại nguyên liệu thô khác nhau (như: silica, đất sét và fenspat).
2. Hiệu suất:
Một sự khác biệt lớn nữa giữa gốm kỹ thuật và gốm truyền thống là hiệu suất. Gốm truyền thống được sử dụng trong các ứng dụng hạn chế. Ví dụ, vật liệu cách điện tầm trung. Nhưng tại sao chúng lại được sử dụng trong các quy trình tầm trung chứ không phải trong các nhiệm vụ cao cấp?
Lý do đằng sau điều này là vì gốm sứ truyền thống thường có độ cứng từ thấp đến trung bình. Bên cạnh độ cứng thấp, chúng còn có độ bền thấp và cân bằng nhiệt thấp. Ngược lại, do các đặc tính độc đáo, gốm sứ kỹ thuật được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
3. Xử lý:
Cuối cùng, gốm sứ tiên tiến khác biệt đáng kể so với gốm sứ thông thường về mặt chế biến. Gốm sứ truyền thống thường được định hình bằng các phương pháp cơ bản như đúc, sau đó nung ở nhiệt độ cao để hoàn thiện hình dạng của chúng. Ngược lại, gốm sứ hiệu suất cao đòi hỏi các kỹ thuật chuyên biệt. Các phương pháp này khác nhau tùy theo ngành, với các phương pháp chung bao gồm gia công chính xác và nén bột.
Kết luận:
Gốm kỹ thuật được coi là vật thể vô cơ phi kim loại. Không còn nghi ngờ gì nữa, việc ứng dụng các loại gốm tiên tiến này trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau đang ngày càng phát triển. Nhờ các đặc tính độc đáo của chúng, chúng có nhu cầu lớn trên toàn cầu. Các nhà sản xuất và người dùng cao cấp đang sử dụng chúng để thay thế các vật liệu thường dùng do các đặc tính độc đáo của chúng.