سرامیک

به مواد (معمولاً جامد) که بخش عمده تشکیل دهنده آن ها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می شود؛ و همین طور اکسیدهای فلزی. همچنین بر اساس برخی تعاریف، از منظر شیمیایی به موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای زیاد تشکیل شده و به صورت توده ای شیشه مانند در می آیند و نیز تقریبا گداز ناپذیر و غیر حلال و بسیار سخت هستند، سرامیک گفته می شود.

این تعریف نه تنها سفالینه ها، پرسلان (چینی)، دیرگدازها، محصولات رسی سازه ای، ساینده ها، سیمان و شیشه را در بر می گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب ها، فروالکتریک ها، شیشه – سرامیک ها، سوخت های هسته ای … نیز می شود.

انواع سرامیک ها

سرامیک های سنتی

این سرامیک ها همان سرامیک های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و …

سرامیک های مدرن

این فرآورده ها عمدتا از مواد اولیه خالص و سنتزی ساخته می شوند. این نوع سرامیک ها اکثرا در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده اند.

سرامیک های اکسیدی

برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک ها عبارت اند از:

1. برلیا (BeO)
2. تیتانیا (TiO2)
3. آلومینا (Al2O3)
4. زیرکونیا (ZrO2)
5. منیزیا (MgO)

سرامیک های غیراکسیدی

این نوع سرامیک ها با توجه به ترکیبشان طبقه بندی می شوند که برخی از پرکاربردترین آن ها در زیر آمده اند:

۱ .نیتریدها

1. BN
2. TiN
3. Si3N4
4. GaN

۲ .کاربیدها

1. SiC
2. TiC
3. WC
4. و …

خواص برتر سرامیک ها نسبت به مواد دیگر

1. دیرگدازی بالا
2. سختی زیاد
3. مقاومت به خوردگی بالا
4. استحکام فشاری بال

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی

در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چند نمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده است:

الکتریکی و مغناطیسی

1. عایق های ولتاژ بالا (AlN – Al2O3)
2. دی الکتریک (BaTiO3)
3. پیزوالکتریک (ZnO – SiO2)
4. پیروالکتریک (Pb(ZrxTi[1-x])O3)
5. مغناطیس نرم (Zn[1-x]MnxFe2O3)
6. مغناطیس سخت (SrO.6Fe2O3)
7. نیمه رسانا (ZnO – GaN – SnO2)
8. رسانای یونی (β – Al2O3)
9. تاباننده الکترون (LaB6)
10. ابررسانا (Ba2LaCu3O[7 – δ])

سختی بالا

1. ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ زنی (TiN – Al2O3)
2. مقاومت مکانیکی (SiC – Si3N4)

نوری

1. فلورسانس (Y2O3)
2. ترانسلوسانس (نیمه شفاف) (SnO2)
3. منحرف کننده نوری (PLZT)
4. بازتاب نوری (TiN)
5. بازتاب مادون قرمز (SnO2)
6. انتقال دهنده ی نور (SiO2)

حرارتی

1. پایداری حرارتی (ThO2)
2. عایق حرارتی (CaO.nSiO2)
3. رسانای حرارتی (AlN – C)

شیمیایی و بیوشیمیایی

1. پروتزهای استخوانی (P3O12(Al2O3.Ca5)(F, Cl))
2. سابستریت (TiO2 – Sio2)
3. کاتالیزور (KO2.mnAl2O3)

فناوری هسته ای

1. سوخت های هسته ای سرامیکی
2. مواد کاهنده انرژی نوترون
3. مواد کنترل کننده فعالیت راکتور

الیاف سرامیکی

الیاف سرامیکی نوعی الیاف تقویت کننده هستند یا در حقیقت فیبرھای سیلیکات آلومینیوم می باشند که از ذوب و دمیدن مذاب کائولن با درصد آلومینای بالا و یا مواد مرسوم تری شامل ترکیبی از پودر خالص آلومینا و سیلیس مخلوط شده تشکیل میگردد . مخلوط آلومینا و سیلیس پس از ذوب درکوره قوس الکتریکی در دمایی حدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد بوسیله ھوای فشرده دمیده میشود و یا بروی غلتک ھای چرخان بوسیله نیروی گریز از مرکز به الیاف تبدیل میشوند. در حین دمش، جریان مذاب به قطرات کوچکی تبدیل می شود که در ادامه پروسه به صورت الیاف کشیده میشوند.

این الیاف طولھای متفاوت حداکثر تا اندازه ۵۰ mm و قطر تقریبی ۲ الی ۳ µm دارند که البته در روش سانتریفوژ ، اعمال نیروی گریز از مرکز و دمش تواما عمل ساخت الیاف را تکمیل کرده و طول الیاف در این روش ۲۵۰ mm و قطر آن معمولا ھمان ۲ الی ۳ µm  می باشد. الیاف تشکیل شده سفید رنگ، شیشه ای یا غیر بلوری بوده (آمورف) و این الیاف می توانند جھت ساخت انواع عایق ھای نسوز با شکل ھای متفاوت جھت کاربرد در دمای بالا تا ۱۴۵۰ درجه سانتی گراد استفاده گردد.

 

خصوصیات و ویژگی ھای الیاف سرامیکی

1. وزن سبک
2. قابلیت انعطاف پذیری ھمراه استحکام کششی بالا
3. قابلیت نصب سریع
4. ھدایت حرارتی پایین (توجه به گراف)
5. ذخیره سازی پایین انرژی گرمایی
6. مقاومت بالا بھ شوکھای حرارتی
7. مقاومت بالا بھ خوردگی
8. پایداری حرارتی بالا
9. پایداری شیمیایی بطوری که در مقابل اغلب اسیدھا و بازھای قوی مقاومند. ھمچنین محیط ھای حاوی آب و روغن تأثیر برروی خواص شیمیایی الیاف سرامیکی نداشته
10. اگرچه آب قابلیت ھدایت حرارتی را افزایش میدھد ولی بمحض تبخیر خواص فیزیکی الیاف برگشت پذیر می باشند
11. بدون آزبست و جایگزین مناسب آزبست
12. عایق صوتی فوق العاده بطوریکه این الیاف بعنوان پایه کاتالیست در اگزوزھا و فیلترھا به وفور استفاده میشوند.

 

نمونه ھای کاربردی الیاف سرامیکی

صنایع آھن و فولاد

1. آسترکاری سطوح داغ کوره ھای عملیات حرارتی
2. عایق پشتیبان کوره ھای گرمایش مجدد
3. درزبندی حرارتی پوشش ھای کوره ھای آنیلینگ
4. پوشش نازل ھای ریخته گری (جلوگیری از اکسیداسیون و شوک حرارتی)

صنایع فلزات غیرآھنی

1. آسترکاری کوره ھای ذوب
2. آسترکاری کوره ھای نگھدارنده
3. پوشش قالب ھای ریخته گری دقیق
4. درزبندی حرارتی میان قسمت ھای مختلف تجھیزات ریزش مذاب
5. فیلتر جداسازی اکسیدھا و نیتریدھا از مذاب ھای فلزی
6. فیلتر جداسازی باقی مانده سرباره از مذاب

صنایع نفت و پتروشیمی

1. دیگھای بخار و مراکز حرارتی
2. بعنوان پایه کاتالیست و قطعات فیلتر در تصفیه گازھای داغ
3. سرپوش عایق دما بالای دیگ ھای بخار
4. فیلتراسیون دما بالای گازھا و مایعات
5. رآکتورھا و کات کراکرھا
6. عایق کاری اطراف مشعل ھا

صنایع کاشی و سرامیک

1. درزبندی حرارتی و اتصالات انبساطی
2. آسترکاری کوره ھای الواتوری و واگن ھای پخت
3. کارخانجات آجر سازی

صنایع شیمیایی

1. آسترکاری کوره ھای کراکینگ و کوره ھای رفورمر
2. فیلتراسیون و واسطه حامل کاتالیست برای ذرات رادیواکتیو
3. بعنوان مواد درزبندی حرارتی دما بالا

صنایع آلومینیم

• قطعات عایق برای بوته ھا ، مجاری و سقف کوره ھای ذوب حتی در تماس با مذاب

صنایع شیشه

• تعمیرات گرم آجرھای ریخته گری ذوبی (جلوگیری از ایجاد شوک حرارتی)

صنایع حمل و نقل

1. عایق صوتی و حرارتی در بدنه ھا
2. لنت ترمز
3. کاربرد در عایق بندی لوله اگزوز و مبدلھای کاتالیستی انواع وسایل نقلیه

مھندسی عمومی

1. عایق صوتی توربین ھای گازی
2. عایق صوتی اگزوز موتورھای دیزلی
3. عایق کاری لوله ھای انعطاف پذیر دما بال

سوالات متداول

سرامیک چیست؟

به مواد (معمولاً جامد) که بخش عمده تشکیل دهنده آن ها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می شود؛ و همین طور اکسیدهای فلزی. همچنین بر اساس برخی تعاریف، از منظر شیمیایی به موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای زیاد تشکیل شده و به صورت توده ای شیشه مانند در می آیند و نیز تقریبا گداز ناپذیر و غیر حلال و بسیار سخت هستند، سرامیک گفته می شود.

انواع سرامیک ها شامل چه مواردی است؟

سرامیک های سنتی ، سرامیک های مدرن ، سرامیک های اکسیدی ، سرامیک های غیر اکسیدی

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی شامل چه مواردی است؟

الیاف سرامیکی در صنایع مختلفی از قبیل صنایع آھن و فولاد ، صنایع فلزات غیرآھنی ، صنایع نفت و پتروشیمی ، صنایع کاشی و سرامیک ، صنایع آلومینیم و … کاربرد دارد.

خصوصیات و ویژگی ھای الیاف سرامیکی کدام است؟

وزن سبک ، انعطاف پذیر همراه استحکام کششی بالا ، قابلیت نصب سریع ، هدایت حرارتی پایین ، مقاومت بالا به خوردگی ،پایداری حرارتی بالا ،پایداری شیمیایی ،بدون آزبست و جایگزین مناسب آزبست ،عایق صوتی