الآلات والتصنيع الصناعي

ألومينا (alina) ، زركونيا (ZrO₂) ، كربيد السيليكون (SiC) ، ونيتريد السيليكون (syn، sin،) كلها سيراميك متقدم عالي الأداء. خصائصها الفيزيائية والكيميائية الاستثنائية تجعلها مواد رئيسية لا غنى عنها في التصنيع الحديث.

الألومينا هي السيراميك الهندسي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع ، والنضج تقنيًا ، والأقل تكلفة. إنه يوازن بين الأداء والسعر عن طريق التحكم في النقاء (٪ ، 99 ٪ ، إلخ).

المزايا الأساسية: صلابة عالية ، مقاومة ممتازة للتآكل ، عزل كهربائي متميز ، مقاومة ممتازة للتآكل ، وتكلفة منخفضة.

تطبيقات محددة:

• مكونات مقاومة للاهتراء:الأختام، البطانات صمام ،فوهات، سيراميك النسيج ، ووسائط الطحن (كرات السيراميك).
• عوازل كهربائية: لوحات الدوائر ، شمعات الإشعال ، والأكمام العازلة ذات الجهد العالي.
• مكونات مقاومة للتآكل:بطاناتومكونات للمضخات والصمامات الكيميائية.
• مكونات درجة حرارة عالية:أنابيب الفرن، الحراريةأنابيب حماية، والمواد المقاومة للحرارة.

الزركونيا هي السيراميك المقسى الأكثر تمثيلاً. من خلال تقنية تشديد التحول في المرحلة ، فإن صلابة الكسر لديها أعلى بكثير من السيراميك الأخرى ، مما يقلب الانطباع التقليدي للسيراميك بأنه "هش".
يتميز بصلابة الكسر العالية للغاية وقوة الانثناء ، ومقاومة التآكل العالية ، وانخفاض معامل الاحتكاك ، والتوافق الحيوي الممتاز. صلابتها هي الأقرب إلى المعدن.

تطبيقات محددة:

• أجزاء هيكلية ومقاومة للاهتراء: محامل السيراميك ، كتل المطرقة ، المقصات ، السكاكين ، أكمام الألياف البصرية ، وارتداء أجزاء.
• طبي: كرات مفصل الورك ،الأسنانيزرع ، والتيجان والجسور (بسبب صلابة عالية ، وارتداء منخفض ، والتوافق الحيوي).
• الاستخدام اليومي والدقة: سكاكين السيراميك ،مشاهدة الحالات، والألواح الخلفية للهواتف الذكية (بعد تشديد ، فهي جمالية وممتعة ومقاومة للخدش).
• أجهزة الاستشعار: أجهزة استشعار الأكسجين (باستخدام الموصلية الأيونية).

كربيد السيليكون هو سيراميك فائق مترابط تساهميًا ، متوفر في كل من أشكال التفاعل المتكلسة وغير المتكلسة ، مما يوفر أداءً استثنائيًا.

المزايا الأساسية: صلابة عالية للغاية ومقاومة التآكل ، قوة ممتازة لدرجة حرارة عالية (لا تليين عند 1600 درجة مئوية) ، الموصلية الحرارية العالية للغاية (تبديد الحرارة الممتاز) ، معامل التمدد الحراري المنخفض (مقاومة الصدمات الحرارية الممتازة) ، ومقاومة التآكل الكيميائي.

تطبيقات محددة:

• أثاث فرن درجة حرارة عالية: بكرات الفرن ، مجموعات (خفيفة الوزن ، حياة طويلة ، موفرة للطاقة) ، المبادلات الحرارية.
• ارتداء المقاومة وختم:الأختام الميكانيكية، مكونات مضخة الطين ،فوهات الرمليتستخدم في ظروف التشغيل القاسية للغاية.
• وزن خفيف ودروع: خفيف الوزن وعالي الأداءلوحات دروع سيراميكللمركبات الفضائية والمدرعة.
• أشباه الموصلات والإلكترونياتأقراص طحن الويفر ، حساسات رقاقة الفوقية ، وركائز حوض الحرارة للأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة (الاستفادة من الموصلية الحرارية العالية والعزل).

نيتريد السيليكون هو واحد من مواد السيراميك مع أفضل أداء شامل ، يجمع بين القوة العالية والمتانة العالية والكثافة المنخفضة ومقاومة الصدمات الحرارية الممتازة ومقاومة التآكل.

المزايا الأساسية: نسبة القوة إلى الوزن المثلى ، مقاومة الصدمات الحرارية المتميزة (مقاومة التبريد السريع والتسخين) ، صلابة الكسر العالية ، خصائص التشحيم الذاتي ، الكثافة المنخفضة ، والصلابة العالية.

تطبيقات محددة:

• المحامل: تستخدم محامل السيراميك الكاملة أو محامل السيراميك الهجينة (كرات si42) في بيئات عالية السرعة وعالية الدقة والتآكل وغير مشحمة (مثل مغزل أدوات الماكينة والتطبيقات الفضائية).
• معالجة المعادن: لفات مطحنة الدرفلة ، قوالب الصب المستمر الأفقي ، وأنابيب الحماية الحرارية ، لأنها لا ترطب معظم المعادن المنصهرة (مثل الألومنيوم والزنك).
• الأجزاء الهيكلية ذات درجة الحرارة العالية: شفرات التوربينات الغازية ، ودوارات التوربينات ، ومكونات المحرك. إنها مواد أساسية لتحسين الكفاءة الحرارية في المستقبل.
• أدوات القطع: تستخدم للقطع بسرعة عالية للمواد التي يصعب التحكم بها مثل الحديد الزهر والسبائك ذات درجة الحرارة العالية.

عند الاختيار بين هذه السيراميك الأربعة ، فكر في المتطلبات الرئيسية لسيناريو التطبيق المحدد:

• لفعالية التكلفة والعزل الكهربائي: الألومينا هي الخيار المفضل.
• للصلابة العالية ومقاومة الصدمات ، كبديل للمعادن: الزركونيا هي الخيار المفضل.
• لدرجات الحرارة العالية القصوى التي تتطلب التوصيل الحراري الممتاز وتبديد الحرارة: كربيد السيليكون هو الخيار المفضل. يتطلب السعي لتحقيق الأداء الشامل للقمة مقاومة صدمات حرارية استثنائية وقوة عالية ووزن منخفض: بغض النظر عن التكلفة ، اختر نيتريد السيليكون.

تعمل هذه المواد الأربعة مجتمعة على دفع الصناعات الصناعية والميكانيكية نحو تطوير درجة حرارة عالية وكفاءة عالية وموثوقية عالية وخفيفة الوزن ، مما يوفر الحل الأمثل لاختناقات المواد في العديد من ظروف التشغيل القاسية.