Ceramics innleadaireachd – An iuchair gu fuasglaidhean gnìomhachais adhartach

Tha ceramaig innleadaireachd cruaidh, stuthan nonmetallic air an dealbhadh gus seasamh ri teòthachd anabarrach, bho leacan ceirmeag air an cleachdadh air spàl-fànais gu crùin fhiaclan. Tha mòran thagraidhean aig ceirmeag innleadaireachd bho aerospace gu fiaclaireachd.

Tha ceirmeag theicnigeach adhartach air a dhèanamh suas de ocsaidean fìor-ghlan, carbides agus nitrides leithid alumina (Al2O3), silicon carbide, SiC agus zirconia, gan dèanamh duilich an inneal gun eòlas sònraichte agus uidheamachd bho phroifeasantaich innleadaireachd ceirmeag.

Alumina

Alumina (almain ogsaid, Al2O3) Is e seo aon de na stuthan ceirmeag innleadaireachd as trice a thathas a’ cleachdadh. Tha e gu math sùbailte, cruaidh, agus tha feartan inslithe ga dhèanamh freagarrach airson suidheachaidhean obrach cruaidh a chuireadh thairis air ceirmeag nas ionnsaichte, agus gu tric lorgaidh tu e ann am bathar geal no co-phàirtean àrdteicneòlais leithid lìnigeadh fùirneis no breusagan.

Nuair a bhios tu ag obair le ceirmeag alumina, tha am microstructure iomlan aca air a dhearbhadh leis na stuthan amh a thathar a’ cleachdadh, pròiseasan saothrachaidh air an cleachdadh agus dòighean cumadh a thathas a’ cleachdadh. Tha seo mu dheireadh a’ toirt buaidh air seasmhachd agus cruinneas meudachd.

Aon uair ‘s gu bheil an cumadh agus am meud a tha thu ag iarraidh air fhaighinn, faodar alumina a dhlùthachadh le bhith a’ cleachdadh sintering. Tha seo a’ ciallachadh a bhith a’ cur an rud garbh a tha air a chumail còmhla ri glaodh ann an àth far a bheil sgaoileadh atamach is moileciuil a’ lughdachadh porosity, a’ toirt a-mach toradh nas dùmhail le barrachd neart agus cruas briste.

Bidh innleadairean gu tric a’ toirt a-steach grìtheidean eile ann an ceirmeag stèidhichte air alùmanum a rèir an tagraidh. Tha cur-ris cumanta a’ toirt a-steach:

sileaconach

Tha ceirmeag silicon nitride a’ nochdadh leudachadh teirmeach ìosal agus an aghaidh clisgeadh teirmeach, le feartan insulation dealain sàr-mhath agus cùisean coirbeachd agus oxidation neoni. Air sgàth nam feartan seo, silicon nitride ceramics make for an excellent industrial material; in particular their ability to withstand high temperatures makes them suitable for combustion nozzles and flame, jet and refractory tubes in flue gas desulphurisation plants, ceramic bearings/dies for metalworking as well as contact parts that must withstand continuous friction against hard abrasive particles found flowing at high velocity/pressure environments – all hallmarks of quality material use!

Engineering ceramics’ distinctive properties have led to the invention of many innovative new products used in national defense, aerospace, automotive and machinery industries – turning the global ceramic market into a $60 billion business!

Ceramic material’s properties are determined by its chemistry and microstructure. Faodar an coileanadh aca atharrachadh tro dhiofar dhòighean giullachd no cuir eileamaidean ris an structar ceirmeag bunaiteach aca, le na feartan aige air an atharrachadh tro bhith a’ cleachdadh diofar dhòighean giullachd no a’ cur eileamaidean ris an structar ceirmeag bunaiteach aige. Bidh mìrean ceirmeag sgèile nano cuideachd a’ toirt buaidh air giùlan mòr a thaobh co-dhèanamh ceimigeach agus reactivity a bharrachd air feartan meacanaigeach leithid cruas briste – a rèir modal Faber-Evans an dùil gun àrdaich teannachadh ceirmeag le bhith a’ sgàineadh sgàineadh no a’ boghadh gràineanan dàrna ìre taobh a-staigh am matrix aca agus cuairteachadh morf-eòlas mìrean, co-mheas taobh no farsaingeachd eadar-roinneil – ag adhbhrachadh na feartan cruaidh aca a tha a 'cur gu mòr ri bhith a' sgoltadh sgàinidhean no a 'cromadh, crack deflection/bowing being enhanced further by distribution of particle morphology/aspect ratio/interparticle spacing factors. Toughening also increased by using various processing techniques that add elements onto its basic ceramic composition/structure/compile.

Boron

As a ceramic engineering student, you’ll gain hands-on experience working with various materials and processes. Starting in your second year, you will take four core laboratory classes, take part in innovative undergraduate research projects, access Mines’ on-campus glass hot shop for production runs and work closely with faculty advisors to develop new and improved ceramics for your senior thesis project.

Engineering ceramics have undergone rapid development over recent decades, a’ toirt a-mach taghadh mòr de stuthan air leth sùbailte a sheasas ri raon de theodhachd agus àrainneachdan. Tha na feartan aca an urra ris an dà chuid an cuid sgrìobhaidh, microstructure agus suidheachaidhean cleachdaidh – a’ dèanamh gach ceirmeag eadar-dhealaichte a rèir an dearbh cho-dhèanamh a th’ aige, microstructure no suidheachaidhean cleachdaidh.

Tha pàirt cudromach aig pròiseasan sintering a bhios a’ dèanamh suas phàirtean ceirmeag ann a bhith a’ cumadh am feartan corporra deireannach. Tha àite cudromach aig fàs gràin, a’ toirt buaidh air an structar deireannach agus coileanadh meacanaigeach; dh’ fhaodadh cuairteachadh meud gràin neo-riaghailteach sam bith an dà chuid structaran agus feartan meacanaigeach nan toraidhean ceirmeag deireannach atharrachadh gu mòr.

Tha boron carbide na stuth riatanach airson tagraidhean ceirmeag àrd-cuideam leithid innealan gearraidh, a' bàsachadh, 's a' creag- aich, dara h-aon ri daoimean a thaobh cruas. Tha Boroni carbide cuideachd a ’nochdadh giùlan teirmeach sàr-mhath agus feartan insulation dealain a tha ga dhèanamh na stuth air leth freagarrach airson innealan dealanach àrd-chumhachd agus còmhdach dìon-caitheamh airson uidheamachd mèinnearachd agus giollachd mèinnearach..

Brìde

Faodaidh boron cur gu mòr ri seasmhachd àrd-teòthachd meatailt ocsaidean. A bharrachd air sin, tha an stuth seo mar ìre ath-neartachaidh ceirmeag ann an stuthan meatailt meatailt; gu sònraichte ceirmeag air a dhèanamh le boron carbide (BCN), hafnium-tantalum carbidide (HfTaC), no zirconia airson a chleachdadh mar thagraidhean dìon caitheamh.

Faodaidh crèadhadaireachd anns a bheil boron a bhith cugallach, ach tha an cruas briste nas àirde a 'toirt cothrom dhaibh lùth buaidh nas motha a ghabhail a-steach gun bhriseadh. A bharrachd air sin, tha na stuthan sin a’ tabhann sàr-aghaidh ceimigeach agus coileanadh sgrìobadh a’ toirt cothrom dhaibh meatailtean cruaidh a chuir an àite ann an iomadh tagradh.

Air sgàth na feartan ceangail ionic no covalent aca, chan eil a’ mhòr-chuid de chrèadha a’ nochdadh deformachadh plastaig aig teòthachd an t-seòmair agus mar sin tha nas lugha de shùbailteachd aca na meatailtean. A dh'aindeoin sin, faodaidh crèadhadaireachd fhathast gathan plastaig cudromach a thaisbeanadh aig teodhachd nas àirde far a bheil uidheaman briste gu math eadar-dhealaichte bho mheatailtean.

Bidh ceirmeag stèidhichte air boron a’ cothlamadh grabhataidh sònraichte ìosal le neart meacanaigeach làidir gus am bi iad tarraingeach airson an cleachdadh ann an iomadh tagradh eadar-dhealaichte. Tha an caitheamh caitheamh aca a’ toirt cothrom dhaibh meatailtean cruaidh a chuir an àite meadhanan a tha air an giùlan aig astaran àrd, cuideam no ìrean cavitation; ag adhartachadh èifeachdas agus seasmhachd uidheamachd mèinnearachd agus giollachd mèinnearach a bharrachd air siostaman cruinneachadh duslach airson às-tharraing, bleith, siostaman giùlain agus cruinneachadh duslach. A bharrachd air sin, faodaidh na stuthan sin earbsa àrdachadh ann an ola & gas and chemical industries through structural rotating parts made with these ceramics.