Ábhair ceirmeacha

Is cineál nua criadóireachta iad ábhair ceirmeacha nua-aimseartha a fhorbraítear ó chriadóireacht thraidisiúnta bunaithe ar chriadóireacht speisialta agus tá tréithe sainiúla acu atá difriúil ó chriadóireacht thraidisiúnta. Tá sé imithe le fada níos faide ná coincheap agus raon feidhme na criadóireachta traidisiúnta. Is táirge de theicneolaíocht ard agus nua é. Dá bhrí sin, is ábhar ársa agus óg iad ábhair ceirmeacha.

Is ábhair neamh-mhiotalacha neamhorgánacha iad na hábhair ceirmeacha nua-aimseartha mar a thugtar orthu. Tá sé ar cheann de na trí mhórchatagóir d'ábhair nua-aimseartha mar aon le miotail agus ábhair orgánacha. Is aitheantas ginearálta é freisin ar gach ábhar ach amháin ábhair mhiotail agus ábhair orgánacha. Is é ábhar an phlé sa chaibidil seo ábhair ceirmeacha nua-aimseartha nó ábhair nua-aimseartha neamhorgánacha neamh-mhiotalacha.

Tá bríonna ardteicneolaíochta ag ábhair ceirmeacha nua-aimseartha. I gcomparáid le hábhair thraidisiúnta. Tá na trí shaintréithe seo a leanas go príomha aige:

(1) Bunaithe ar riachtanais na forbartha eolaíochta agus teicneolaíochta nua-aimseartha. Is táirge é d'fhorbairt na heolaíochta agus na teicneolaíochta nua-aimseartha agus is táirge ardteicneolaíochta é.

(2) Tá an próiseas déantúsaíochta casta agus éilíonn sé treoir na n-éachtaí eolaíochta agus teicneolaíochta nua-aimseartha. Dá bhrí sin, is táirge teicniúil eolas-dian é.

(3) Tá airíonna den scoth agus speisialta aige agus féadann sé riachtanais tionscail tráchtála agus teicneolaíochta nua a chomhlíonadh.

Aicmiú ábhar ceirmeach

Le forbairt na táirgeachta agus na heolaíochta agus na teicneolaíochta. Tá na cineálacha ábhar agus táirgí ceirmeacha ag méadú ó lá go lá. D'fhonn tuiscint ar shaintréithe ábhair nó táirgí éagsúla a éascú, de ghnáth déantar iad a rangú ó uillinneacha éagsúla.

1. Aicmiú de réir comhdhéanamh ceimiceach

(1) Criadóireacht ocsaíd. Tá go leor cineálacha criadóireachta ocsaíd ann, a bhfuil seasamh an-tábhachtach acu sa teaghlach ceirmeach. Is iad na criadóireacht ocsaíd is coitianta a úsáidtear Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Úsáidtear Cr2O3, mullite (3Al2O3.2SiO4) agus spinel (MgAl2O3), etc. Al2O3 agus SiO2 i criadóireacht chomh forleathan le cóimhiotail chruach agus alúmanaim in ábhair mhiotalacha. Tá roinnt criadóireacht ocsaíd liostaithe i dTábla 11.1. Baineann sileacáití leis an tsraith ocsaíd freisin. Den sórt sin mar ZrsiO4. Tá an glaoch tar éis fanacht. Tá ocsaídí ilchodacha ann freisin mar BaT, CgyiO; srl. sa chatagóir seo freisin.

Déantar ábhair ceirmeacha a rangú de réir comhdhéanamh ceimiceach

(2) Criadóireacht chomhdhúile. Go ginearálta tá pointe leá níos airde ná ocsaídí ag criadóireacht chomhdhúile. Is iad na cinn is coitianta a úsáidtear ná SIC, SC, Phoenix C. TIC etc. Ba cheart go mbeadh cosaint atmaisféar ag criadóireacht chomhdhúile le linn an phróisis ullmhúcháin.

(3) Criadóireacht amide. Is é an clóiríd is mó a úsáidtear go forleathan a-ji, a bhfuil airíonna meicniúla cuimsitheacha den scoth agus friotaíocht ard teochta. Ina theannta sin, tá iarratais criadóireacht nítríde TZN, BN, agus AI ag éirí níos forleithne. Táthar ag súil go mbeidh feidhmíocht níos fearr ag C3N4, atá díreach le feiceáil le déanaí, ná Si3O4.

(4) Ceithre chriadóireacht cheimiceach. Níl feidhmchláir criadóireachta bórach an-leathan. Úsáidtear iad go príomha mar bhreiseáin dhomhain nó mar an dara céim le cur le maitrísí ceirmeacha eile chun feidhmíocht a fheabhsú. I measc na cinn a úsáidtear go coitianta tá Ti, Zr &, etc.

2. Aicmiú de réir feidhmíochta agus úsáide

(1) Ceirmeacht struchtúrach. Úsáidtear criadóireacht struchtúrach mar ábhair struchtúracha chun páirteanna struchtúracha a mhonarú. Go príomha a úsáid a n-airíonna meicniúla. Neart feabhsaithe, toughness, cruas, modulus, friotaíocht a chaitheamh, friotaíocht teocht ard (neart teocht ard, friotaíocht turraing teirmeach, friotaíocht ablation), etc. Is criadóireacht struchtúrach an chuid is mó de na ceithre chriadóireacht atá rangaithe de réir comhdhéanamh ceimiceach núicléach a luaitear thuas. Den sórt sin mar cloch AjZQ. Is ábhair struchtúracha ceirmeacha ionadaíocha iad 3N4 agus ZX a bhfuil airíonna meicniúla níos fearr acu.

(2) Ceirmeacht feidhme. Úsáidtear criadóireacht feidhmiúil mar ábhair fheidhmiúla chun feistí feidhmiúla a mhonarú, go príomha ag baint úsáide as a n-airíonna fisiceacha mar airíonna leictreamaighnéadacha, airíonna teirmeacha, airíonna optúla, airíonna bitheolaíocha, etc. Mar shampla ferrite. Úsáidtear criadóireacht ferroelectric go príomha as a n-airíonna leictreamaighnéadacha. Úsáidtear é chun comhpháirteanna leictreamaighnéadacha a dhéanamh, úsáidtear criadóireacht tréleictreach chun toilleoirí a dhéanamh, agus úsáidtear criadóireacht piezoelectric chun díláithriú nó braiteoirí brú a dhéanamh. Is féidir criadóireacht leictrilít soladach a úsáid chun brathadóirí ocsaigine a dhéanamh ag baint úsáide as a n-airíonna aistrithe ian. Úsáidtear bithcheirmeacht chun cnámha saorga agus fiacla saorga a dhéanamh. Baineann ábhair superconducting agus snáithíní optúla leis an gcatagóir de chriadóireacht fheidhmiúil freisin.

Is fiú a lua go bhfuil an t-aicmiú thuas coibhneasta freisin. Seachas a bheith iomlán, uaireanta níl aon teorainn dhian idir criadóireacht struchtúrach agus criadóireacht fheidhmiúil. I gcás roinnt ábhar ceirmeach, tá an dá cheann. Criadóireacht piezoelectric. Cé gur féidir é a aicmiú mar chriadóireacht fheidhmiúil, tá ceanglais áirithe aige freisin maidir lena n-airíonna meicniúla, mar shampla neart, toughness, cruas, agus modulus leaisteacha. Ar an gcéad dul síos, ní mór go mbeadh neart leordhóthanach aige chun damáiste a chosc nuair a bhíonn fórsa E in ann, ionas gur féidir tréithe piezoelectric coitianta a bhaint amach. Ina theannta sin, mar shampla criadóireacht struchtúrach ardteochta nó criadóireacht thurraing-resistant agus tine-resistant le haghaidh páirteanna teas-cruthúnas spásárthaí, cé go mbaineann siad leis an gcatagóir na criadóireachta struchtúracha. Mar sin féin, ní hamháin go bhfuil an fhriotaíocht leathnú teirmeach á chinneadh ag a neart féin, toughness, agus modulus, ach tá seoltacht teirmeach agus comhéifeacht leathnú teirmeach mar an gcéanna leis na hairíonna meicniúla, a bhfuil tionchar an-tábhachtach acu ar fhriotaíocht turraing teirmeach. Is feidhmíocht thábhachtach de chriadóireacht cheimiceach é friotaíocht creimeadh (cosúil le caidéil aigéad-resistant), ach ní mór go mbeadh airíonna meicniúla áirithe aige chun freastal ar riachtanais an tionscail. Is deacair ábhair shársheoltacha a dhéanamh i sreanga toisc go bhfuil siad an-sailleacha. Mar sin, ní féidir leis dul isteach sa chéim iarratais phraiticiúil go fóill. Go hachomair, cibé acu is criadóireacht struchtúrach nó criadóireacht fheidhmiúil é, is iad airíonna meicniúla na hairíonna is bunúsaí d'ábhair ceirmeacha. Níl ann ach go bhfuil riachtanais éagsúla ag úsáidí éagsúla maidir le hairíonna meicniúla.

Pléann an chaibidil seo criadóireacht struchtúrach go príomha.

Buntáistí na criadóireachta

1. Saintréithe feidhmíochta na n-ábhar ceirmeach

Mar is eol dúinn go léir, is miotail den chuid is mó bannaí ceimiceacha ábhair mhiotalacha (ór íon nó cóimhiotail). Tá siad comhdhéanta d'adaimh mhiotail dhearfacha agus de scamaill leictreoin á líonadh. Níl aon treo ag bannaí miotail. Dá bhrí sin, tá dea-airíonna dífhoirmithe plaisteacha ag an miotail. Maidir le criadóireacht a thugann neamhaird ar chomhdhúile neamh-mhiotalacha, tá a n-airíonna ceimiceacha níos airde ná bannaí sláinte agus comhfhiúsacha. Tá treoshuíomh láidir agus fuinneamh ceangailteach ard ag an gceimic seo. Dá bhrí sin, tá sé deacair d'ábhair ceirmeacha dul faoi dhífhoirmiú plaisteach. Brittleness ard agus íogaireacht crack láidir. Is é seo sÚil Achilles na n-ábhar ceirmeach. Ach tá sé go beacht mar gheall ar an gcineál bannaí ceimiceacha seo go bhfuil sraith airíonna speisialta ag criadóireacht struchtúracha atá níos fearr ná ábhair mhiotalacha.

Cinneann ① cruas ard a fhriotaíocht chaitheamh den scoth;

② Ard-phointe lasair. Chinneadh go bhfuil friotaíocht teasa gan íoc aige;

③ Cobhsaíocht cheimiceach ard. Cinneann sé go bhfuil friotaíocht maith creimeadh aige.

Cé go bhfuil buntáistí den scoth den sórt sin ag ábhair ceirmeacha. Mar sin féin, cuireann a míbhuntáiste marfach - brittleness - teorainn lena fheidhmíocht agus lena bhfeidhmeanna praiticiúla. Dá bhrí sin, tá géarú na criadóireachta anois ina ábhar lárnach i réimse an taighde ar ábhair ceirmeacha a tharraingíonn aird ar fud an domhain (féach an rannán toughening de criadóireacht le haghaidh sonraí).

2. Comparáid idir criadóireacht nua-aimseartha (chun cinn) agus criadóireacht thraidisiúnta

Criadóireacht nua-aimseartha i gcomparáid le criadóireacht thraidisiúnta. Tá difríochtaí suntasacha ann maidir le comhdhéanamh amhábhar, próiseas ullmhúcháin, struchtúr eagraíochtúil agus feidhmíocht.

Codarsnacht idir criadóireacht thraidisiúnta agus criadóireacht nua-aimseartha