ما هو السيراميك المتقدم؟
يُعرف “الخزف المتقدم” أيضًا باسم “الخزف الفني” أو “الخزف الفاخر” ؛ في آسيا ، يطلق عليه عادة “الخزف الصناعي”.
السيراميك المتقدم عبارة عن مواد صلبة وغير عضوية وهي عبارة عن عنصر غير معدني ممزوج بروابط أيونية مع روابط تساهمية.
يتم التحكم بشكل صارم في تكوين المسحوق في عملية التصنيع ، واختيار طريقة التشكيل المناسبة ، ونظام التلبيد وعملية المعالجة الدقيقة لجعلها مواد ذات خصائص فيزيائية مثالية.
مع الأداء المادي الأفضل مقارنة بالمواد الأخرى ، يتم استخدام السيراميك المتقدم على نطاق واسع في مجالات مثل أشباه الموصلات والسيارات والآلات الصناعية.
نوع السيراميك المتقدم
ألومينا (Al2O3)
سيراميك الألومينا وهو أكثر المواد استخدامًا. إنه يوفر قوة ميكانيكية فائقة ، وعزل كهربائي ، واحتباس عالي التردد ، وموصلية حرارية ، ومقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل. الياقوت هو شكل أحادي البلورة من الألومينا.
زركونيا (ZrO2)
الزركونيا هي أقوى وأقوى مادة بين السيراميك المتقدم. يتم استخدامه لإنشاء شفرات خاصة للمقصات عالية الأداء والسكاكين والخرز الدقيق ، والتي كانت تعتبر في السابق تطبيقات مستحيلة.
ستيتيت
Steatite هو مادة سيليكات المغنيسيوم ذات المقاومة الكهربائية في الفخذ في درجات حرارة عالية ، وقوة ميكانيكية جيدة وعامل فقد عازل منخفض للغاية ، والذي تم استخدامه لعدة عقود كعوازل أو حاويات للمكونات الكهربائية.
بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الحجر الصابوني مادة ممتازة للهندسة الكهربائية حيث يمكن تشكيله بسهولة في مجموعة متنوعة من الأشكال مثل الغسالات والبطانات وأشكال المقاومة والمساحات.
كربون السيليكون (كربيد السيليكون)
يتم تصنيع هذا المركب الاصطناعي من رمل السيليكا والكربون. إنه يوفر أفضل مزيج من مقاومة الحرارة وخفة الوزن ومقاومة التآكل ، ويحافظ على قوته عند درجات الحرارة العالية (1500 درجة مئوية).
نيتريد السيليكون (Si2N4)
من بين السيراميك المتقدم ، توفر هذه المادة خفيفة الوزن والمقاومة للتآكل أعلى مستوى من المتانة ومقاومة الصدمات الحرارية في درجات حرارة عالية ، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مكونات المحرك.
خصائص السيراميك المتقدم
الخصائص الكهربائية
العزل الكهربائي
السيراميك المتقدم عبارة عن مواد عازلة لا توصل الكهرباء.
عازلة
أصبح السيراميك المتقدم مادة لا غنى عنها لإنتاج المكثفات والمكونات الإلكترونية التي تستخدم على نطاق واسع في منتجات مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والهواتف المحمولة.
تعمل المكثفات بمثابة “وحدات تحكم في حركة المرور” داخل دائرة إلكترونية عن طريق توصيل الكهرباء إلى أجزاء معينة ، أو منع الكهرباء مؤقتًا ، أو حجب أنواع معينة فقط من الإشارات الكهربائية.
الموصلية
على الرغم من أن السيراميك المتقدم عبارة عن مواد عازلة بشكل عام تمنع الكهرباء ، إلا أنه يمكن إنشاء سيراميك أشباه الموصلات لتوصيل الكهرباء حسب درجة حرارتها ومستوى الجهد المطبق.
الموصلية الفائقة
الخصائص الفيزيائية
صلابة
السمة المميزة للسيراميك المتقدم هي صلابتها القصوى ؛ نتيجة لذلك ، لديهم استخدام قيم في التطبيقات عالية الأداء.
تبلغ صلابة سيراميك الألومينا حوالي 3 أضعاف صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ. هذه الصلابة الشديدة هي واحدة من العديد من الخصائص الفريدة التي تجعل السيراميك الفاخر “مواد فائقة الجودة” للتقنية الحديثة.
الصلابة
يمتلك السيراميك المتقدم صلابة عالية ، والتي تقاس بفحص مرونة العينة بعد تطبيق الحمل.
المواد التي تظهر تشوهًا أقل مرونة تحت الحمل تمتلك مستويات أعلى من الصلابة.
صلابة الكسر
تقيس صلابة الكسر مقاومة المادة المتصدعة للكسر.
على الرغم من أن السيراميك المتقدم يمتلك عمومًا صلابة منخفضة للكسر ، إلا أن الزركونيا المستقرة جزئيًا ، والمستخدمة في منتجات مثل المقص والسكاكين ، تقدم تحسينات كبيرة في مقاومة الكسر.
الثقل النوعي (الكثافة)
السيراميك المتقدم له جاذبية (كثافة) نوعية أقل من المعادن عالية القوة. في نفس الحجم ، تزن العديد من مواد السيراميك المتقدمة نصف المعدن فقط.
الخصائص الكيميائية
يمتلك السيراميك المتقدم مستويات عالية من الاستقرار الكيميائي.
ونتيجة لذلك ، فإن المواد الخزفية المتقدمة تكون شديدة المقاومة للتآكل الكيميائي.
المواد الكيميائية – بما في ذلك حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك وحمض النيتريك وهيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروفلوريك. تم تحليل النتائج ، وتم تحديد المواد المذابة بكميات كبيرة نسبيًا لتكون أكثر حساسية للمواد الكيميائية.
الخصائص الحرارية
مقاومة الحرارة
تشتهر الخزفيات التقليدية ، بما في ذلك الطوب والبلاط ، بقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية.
يبدأ سيراميك الألومينا في الذوبان أو التحلل عند درجات حرارة أعلى من 1800 درجة مئوية ، أعلى بكثير من درجة انصهار المواد المعدنية.
التمدد الحراري
تمدد حراري منخفض
عندما يتم تسخين المواد ، يزداد حجمها وحجمها بزيادات صغيرة ، في ظاهرة تعرف باسم التمدد الحراري. تشير نسبة معامل التمدد الحراري إلى مقدار تمدد المادة لكل 1 ارتفاع في درجة الحرارة.
المواد المختلفة لها تمدد حراري مختلف ، والسيراميك المتقدم له معاملات تمدد حراري منخفضة – أقل من نصف تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ.
الموصلية الحرارية
تسمى خاصية الحرارة المنقولة عبر مادة التوصيل الحراري.
يقدم السيراميك المتقدم نطاقًا واسعًا من التوصيل الحراري.
من بين السيراميك المتقدم ، تمتلك بعض المواد مستويات عالية من التوصيل ونقل الحرارة بشكل جيد ، بينما تمتلك مواد أخرى مستويات منخفضة من التوصيل ونقل حرارة أقل.
يقوم كربيد السيليكون بنقل الحرارة بشكل جيد بشكل خاص بينما يقوم سيراميك الزركونيا بحظر الحرارة بشكل فعال ومعامل التوصيل الحراري منخفض – حوالي 1/10 من الفولاذ المقاوم للصدأ.
عملية إنتاج السيراميك المتقدمة
طحن المواد الخام وخلطها وسحقها وتجفيفها
تشتمل المواد الخام المستخدمة في تصنيع السيراميك المتقدم (المعروف أيضًا باسم “السيراميك الناعم”) على مساحيق صلبة غير عضوية ذات نقاوة وحجم وتوزيع دقيق يتم التحكم فيهما بدقة. تتم صياغة هذه المواد الخام لخصائص ووظائف محددة ، ثم يتم خلطها بعامل ربط أو مادة رابطة.
طريقة النمذجة النموذجية
الضغط الجاف ، الحقن والصب ، HIP ، CIP
تلبيد
يتم إطلاق الجسم الأخضر على درجة حرارة شديدة في أفران يتم التحكم في درجة حرارتها.
إطلاق النار يزيل الرطوبة والمواد الرابطة. مع الحرق الإضافي ، تلبد جزيئات المسحوق معًا وتتقلص المنتجات بسبب انخفاض المسامية. ينتج عن هذه العملية منتجات ذات كثافة وصلابة شديدة.
الآلات والتلميع (إنهاء السطح)
التفتيش والتعبئة
تطبيقات السيراميك المتقدمة
السيراميك المتقدم مادة جديدة لتطبيقات واسعة النطاق.
توفر منتجات السيراميك المتقدمة الحل الأمثل وبديل اقتصادي وعالي الأداء للمواد التقليدية مثل المعادن والبلاستيك والزجاج.
يمكن تصنيع مواد السيراميك المتقدمة في مكونات مختلفة لمختلف الصناعات ، مثل:
المكونات الكهربائية (مواد الدعم ، أقواس التثبيت ، العوازل والمقاومات) ؛
الدوارات وأجهزة الاحتراق والمكابح الخزفية والعادم ؛
المرايا وتغليف تحديد المواقع بالليزر ؛
وحدة الحماية (درع سيراميك ولوح مضاد للرصاص) ؛
سخانات الفرن المشعة
ترشيح الغاز الساخن
أغشية خلايا الوقود
مرشحات محرك الديزل وأجزاء حاقن الوقود ؛
أدلة خيوط النسيج والأسلاك ؛
طلاءات التآكل
طحن الوسائط.
Advanced Ceramics Supplier 