مواد السيراميك: الخصائص والأنواع والاستخدامات - مفردات الثقافة - 2025

تتكون مواد السيراميك من مواد غير عضوية أو معدنية أو غير صلبة تعرضت للحرارة. عادة ما تكون قاعدتها من الطين ، ولكن هناك أنواع مختلفة بتركيبات مختلفة.

الطين المشترك هو عجينة السيراميك. كما أن الطين الأحمر هو نوع من المواد الخزفية التي تحتوي على سيليكات الألومنيوم بين مكوناتها. تتكون هذه المواد من خليط من الأطوار البلورية و / أو الزجاجية.

إذا كانت مصنوعة من بلورة واحدة ، فهي أحادية الطور. تكون متعددة البلورات عندما تتكون من العديد من البلورات.

يعتمد التركيب البلوري لمواد السيراميك على قيمة الشحنة الكهربائية للأيونات والحجم النسبي للكاتيونات والأنيونات. كلما زادت كمية الأنيونات التي تحيط بالكاتيون المركزي ، زادت ثبات المادة الصلبة الناتجة.

يمكن أن تكون مواد السيراميك على شكل مادة صلبة كثيفة أو ألياف أو مسحوق ناعم أو غشاء.

تم العثور على أصل كلمة خزف في الكلمة اليونانية keramikos ، والتي تعني "الشيء المحروق".

الملاحقة القضائية

تعتمد معالجة مواد السيراميك على نوع المادة التي سيتم الحصول عليها. ومع ذلك ، فإن إنتاج مادة خزفية يتطلب عادةً العمليات التالية:

1- خلط وطحن الخامات

إنها العملية التي يتم فيها ضم المواد الخام ومحاولة تجانس حجمها وتوزيعها.

2- التشكل

في هذه المرحلة ، يتم إعطاء العجين الشكل والاتساق ، والذي يتم تحقيقه مع المواد الخام. بهذه الطريقة تزداد كثافة الخليط ، مما يحسن خواصه الميكانيكية.

3- صب

إنها العملية التي يتم من خلالها إنشاء تمثيل أو صورة (في البعد الثالث) لأي كائن حقيقي. للقولبة ، يتم تنفيذ إحدى هذه العمليات بشكل شائع:

الضغط

يتم ضغط المواد الخام في قالب. غالبًا ما يستخدم العصر الجاف لصنع منتجات حرارية ومكونات سيراميك إلكترونية. تسمح هذه التقنية بتصنيع العديد من القطع بسرعة.

صب الباربونيت

إنها تقنية تسمح بإنتاج نفس الشكل مئات المرات دون أخطاء أو تشوهات.

قذف

إنها عملية يتم خلالها دفع المادة أو استخراجها من خلال قالب. تستخدم لتوليد كائنات ذات مقطع عرضي واضح وثابت.

4- التجفيف

إنها عملية تتكون من التحكم في تبخر الماء والتقلصات التي ينتجها في القطعة.

إنها مرحلة حرجة من العملية لأنها تعتمد على أن تحافظ القطعة على شكلها.

5- الطبخ

من هذه المرحلة يتم الحصول على "الكعكة". في هذه العملية ، يتم تغيير التركيب الكيميائي للطين لجعله هشًا ولكنه مسامي للماء.

في هذه المرحلة يجب أن ترتفع الحرارة ببطء حتى تصل درجة الحرارة إلى 600 درجة مئوية. بعد هذه المرحلة الأولى ، يتم عمل الزخارف عندما يريدون القيام بذلك.

من المهم التأكد من فصل القطع داخل الفرن لتجنب التشوه.

خصائص مواد السيراميك

على الرغم من أن خصائص هذه المواد تعتمد إلى حد كبير على تكوينها ، إلا أنها تشترك عمومًا في الخصائص التالية:

• هيكل بلوري. ومع ذلك ، هناك أيضًا مواد لا تحتوي على هذا الهيكل أو تحتوي عليها فقط في قطاعات معينة.
• لديهم كثافة تقارب 2 جم / سم 3.
• هذه مواد لها خصائص عازلة للكهرباء والحرارة.
• لديهم معامل توسع منخفض.
• لديهم نقطة انصهار عالية.
• إنها مقاومة للماء بشكل عام.
• فهي ليست قابلة للاحتراق ولا تتأكسد.
• إنها صلبة ولكنها هشة وخفيفة في نفس الوقت.
• إنها مقاومة للضغط والتآكل والتآكل.
• لديهم الصقيع ، أو القدرة على تحمل درجات الحرارة المنخفضة دون التدهور.
• لديهم استقرار كيميائي.
• تتطلب بعض المسامية.

التصنيف: أنواع مواد السيراميك

1- سيراميك أحمر

إنه أكثر أنواع الطين وفرة. لها لون ضارب إلى الحمرة بسبب وجود أكسيد الحديد.

عند طهيها ، تتكون من ألومينات وسيليكات. إنه الأقل معالجة على الإطلاق. إذا كسرت ، تكون النتيجة أرضًا حمراء. منفذ للغازات والسوائل والدهون.

يشيع استخدام هذا الطين في الطوب والأرضيات. تتراوح درجة حرارة إطلاقه من 700 إلى 1000 درجة مئوية ، ويمكن تغطيته بأكسيد القصدير للحصول على أواني خزفية مانعة لتسرب الماء. تصنع الأواني الفخارية الإيطالية والإنجليزية من أنواع مختلفة من الطين.

2- سيراميك أبيض

إنها مادة أنقى ، لذلك لا تحتوي على بقع. يتم التحكم في قياس الحبيبات بشكل أكبر وعادة ما يتم تزجيجها من الخارج لتعزيز عدم نفاذيةها.

يتم استخدامه في صناعة الأدوات الصحية وأدوات المائدة. تشمل هذه المجموعة:

بورسلين

إنها مادة مصنوعة من الكاولين ، وهو نوع نقي جدًا من الطين يضاف إليه الفلسبار والكوارتز أو الصوان.

يتم طهي هذه المادة على مرحلتين: في المرحلة الأولى يتم طهيها عند 1000 أو 1300 درجة مئوية ؛ وفي المرحلة الثانية يمكن الوصول إلى 1800 درجة مئوية.

يمكن أن تكون البورسلين ناعمة أو صلبة. في حالة الطهي ، تصل مرحلة الطهي الأولى إلى 1000 درجة مئوية.

ثم يتم إزالته من الفرن لتطبيق التزجيج. ثم يعود إلى الفرن للمرحلة الثانية التي يتم فيها تطبيق درجة حرارة لا تقل عن 1250 درجة مئوية.

في حالة الخزف الصلب ، تتم مرحلة الطهي الثانية عند درجة حرارة أعلى: 1400 درجة مئوية أو أكثر.

وإذا كان سيتم تزيينه ، يتم عمل الزخرفة المحددة ووضعها في الفرن ، ولكن هذه المرة عند 800 درجة مئوية تقريبًا.

له استخدامات متعددة في الصناعة لصنع أشياء للاستخدام التجاري (أدوات المائدة ، على سبيل المثال) ، أو للأشياء للاستخدام الأكثر تخصصًا (مثل العزل في المحولات).

3- صهر

إنها مادة يمكنها تحمل درجات حرارة عالية جدًا (تصل إلى 3000 درجة مئوية) دون تشويه. وهي عبارة عن طين يحتوي على نسب كبيرة من أكسيد الألومنيوم والبريليوم والثوريوم والزركونيوم.

يتم طهيها بين 1300 و 1600 درجة مئوية ، ويجب تبريدها تدريجيًا لتجنب الفشل أو الشقوق أو الضغوط الداخلية.

يحدد المعيار الأوروبي DIN 51060 / ISO / R 836 أن المادة تكون مقاومة للحرارة إذا خففت بدرجة حرارة لا تقل عن 1500 درجة مئوية.

يعتبر الطوب مثالًا على هذا النوع من المواد ، حيث يتم استخدامه لبناء الأفران.

4- أكواب

الزجاج عبارة عن مواد سائلة أساسها السيليكون وتتصلب بأشكال مختلفة عندما تبرد.

يتم إضافة مواد صهر مختلفة إلى قاعدة السيليكون ، وفقًا لنوع الزجاج المراد تصنيعه. هذه المواد تقلل من درجة الانصهار.

5- الأسمنت

وهي مادة مكونة من الحجر الجيري والكالسيوم المطحون ، والتي تصبح صلبة بمجرد خلطها مع السائل (يفضل الماء) ، وتترك لترسب. أثناء البلل ، يمكن تشكيلها بالشكل الذي تريده.

6- مزيلات

إنها معادن ذات جزيئات شديدة الصلابة وتحتوي على أكسيد الألومنيوم ومعجون الماس ، من بين مكوناتها.

مواد خزفية خاصة

مواد السيراميك مقاومة وصلبة ولكنها أيضًا هشة ، ولهذا تم تطوير المواد الهجينة أو المركبة باستخدام مصفوفة من الألياف الزجاجية أو البوليمر البلاستيكي.

يمكن استخدام مواد السيراميك لتطوير هذه الهجينة. وهي مواد تتكون من ثاني أكسيد السيليكون وأكسيد الألومنيوم وبعض المعادن مثل الكوبالت والكروم والحديد.

يتم استخدام طريقتين في تطوير هذه الهجينة:

المركب

إنها التقنية التي يتم فيها ضغط المساحيق المعدنية.

اليرقات

باستخدام هذه التقنية ، يتم تحقيق السبيكة عن طريق ضغط المسحوق المعدني مع مادة السيراميك في فرن كهربائي.

يقع ما يسمى سيراميك المصفوفة المركبة (CMC) في هذه الفئة. يمكن إدراجها:

- كربيدات

مثل التنجستن ، التيتانيوم ، السيليكون ، الكروم ، البورون ، أو كربيد السيليكون المقوى بالكربون.

- نيتريد

مثل السيليكون ، التيتانيوم ، أوكسي نيتريد السيراميك أو سيالون.

-

إنها مواد خزفية ذات خصائص كهربائية أو مغناطيسية.

4 استخدامات رئيسية لمواد السيراميك

1- في صناعة الطيران

في هذا المجال ، يلزم وجود مكونات خفيفة الوزن ذات مقاومة لدرجات الحرارة العالية والمتطلبات الميكانيكية.

2- في الطب الحيوي

في هذا المجال ، تكون مفيدة في صنع العظام والأسنان والغرسات وما إلى ذلك.

3- في الإلكترونيات

حيث تستخدم هذه المواد لتصنيع مضخمات الليزر والألياف الضوئية والمكثفات والعدسات والعوازل وغيرها.

4- في صناعة الطاقة

إنه المكان الذي يمكن أن تؤدي فيه مواد السيراميك إلى مكونات للوقود النووي ، على سبيل المثال.

أكثر 7 مواد خزفية تميزًا

1- الألومينا (Al2O3)

يتم استخدامه لاحتواء المعدن المنصهر.

2- نيتريد الألمنيوم (AIN)

يتم استخدامه كمواد للدوائر المتكاملة وكبديل عن AI203.

3- كربيد البورون (B4C)

يتم استخدامه لصنع الدروع النووية.

4- كربيد السيليكون (SiC)

يستخدم لطلاء المعادن ، بسبب مقاومته للأكسدة.

5- نيتريد السيليكون (Si3N4)

يتم استخدامها في تصنيع مكونات محركات السيارات وتوربينات الغاز.

6- تيتانيوم بوريد (TiB2)

كما تشارك في صناعة الدروع.

7- أورانيا (UO2)

إنه بمثابة وقود للمفاعلات النووية.

المراجع

1. ألاركون ، خافيير (ق / و). كيمياء مواد السيراميك. تم الاسترجاع من: uv.es
2. كيو ، فيليبي (2010). خصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: constructorcivil.org
3. لازارو ، جاك (2014). هيكل وخصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: prezi.com
4. موسي ، سوزان (ق / و). طبخ. تم الاسترجاع من: ceramicdictionary.com
5. مجلة ARQHYS (2012). خصائص السيراميك. تم الاسترجاع من: arqhys.com
6. الجامعة التكنولوجية الوطنية (2010). تصنيف مواد السيراميك. تم الاسترجاع من: Cienciamateriales.argentina-foro.com
7. الجامعة التكنولوجية الوطنية (ق / و). مواد خزفية. تم الاسترجاع من: frm.utn.edu.ar
8. ويكيبيديا (ق / و). مادة السيراميك. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org