חומרים קרמיים: תכונות, סוגים, שימושים - אוצר מילים תרבות - 2025

חומרים קרמיים מורכבים אורגניים מוצקים, מתכת או שאינם בעלי החום עבר. בסיסו הוא בדרך כלל חימר, אך ישנם סוגים שונים עם קומפוזיציות שונות.

חימר נפוץ הוא משחה קרמית. כמו כן חימר אדום הוא סוג של חומר קרמי שיש בתוכו סיליקט אלומיניום בין מרכיביו. חומרים אלה נוצרים על ידי תערובת של שלבים גבישיים ו / או זכוכיתיים.

אם הם מיוצרים בגביש בודד, הם חד-פאזיים. הם פולי-קריסטליים כאשר הם מורכבים מגבישים רבים.

המבנה הגבישי של חומרים קרמיים תלוי בערך המטען החשמלי של היונים ובגודל היחסי של הקטיונים והאניונים. ככל שכמות האניונים המקיפה את הקטיון המרכזי גדולה יותר, כך המוצק שנוצר יהיה יציב יותר.

חומרים קרמיים יכולים להיות בצורה של מוצק צפוף, סיבים, אבקה דקה או סרט.

מקור המילה קרמיקה נמצא במילה היוונית keramikos שמשמעותה "דבר שרוף".

תביעה

עיבוד חומרים קרמיים תלוי בסוג החומר שיש להשיג. עם זאת, ייצור חומר קרמי מחייב בדרך כלל את התהליכים הבאים:

1- ערבוב וטחינה של חומרי גלם

זהו התהליך שאליו מחוברים חומרי גלם ונעשה ניסיון לבצע הומוגניזציה של גודלם והפצתם.

2- קונפורמציה

בשלב זה מקבלים את הבצק צורה ועקביות, המושגים עם חומרי הגלם. בדרך זו מוגברת צפיפות התערובת, ומשפרת את תכונותיה המכניות.

3 - דפוס

זהו התהליך שבאמצעותו נוצר ייצוג או תמונה (בממד השלישי) של כל אובייקט אמיתי. כדי לעצב, אחד התהליכים הללו מתבצע בדרך כלל:

לחיצה

חומר הגלם נלחץ למות. כבישה יבשה משמשת לעתים קרובות לייצור מוצרים עקשן ורכיבי קרמיקה אלקטרוניים. טכניקה זו מאפשרת לייצר כמה חלקים במהירות.

יציקת ברבוניט

זוהי טכניקה המאפשרת לייצר את אותה צורה מאות פעמים ללא שגיאות או עיוותים.

שִׁחוּל

זהו תהליך שבמהלכו החומר נדחף או מחולץ דרך משטח. משמש לייצור אובייקטים עם חתך ברור וקבוע.

4- ייבוש

זהו תהליך שמורכב מבקרת אידוי המים והתכווצויות שהם מייצרים ביצירה.

זהו שלב קריטי בתהליך מכיוון שתלוי בו שהיצירה שומרת על צורתה.

5- בישול

משלב זה מתקבלת ה"עוגה ". בתהליך זה משתנה ההרכב הכימי של החימר כך שיהיה שביר אך נקבובי במים.

בשלב זה על החום לעלות לאט עד שתגיע טמפרטורה של 600 מעלות צלזיוס. לאחר השלב הראשון הזה, הקישוטים נעשים, כאשר הם רוצים להיעשות.

חשוב לוודא שהפרקים נפרדים בתוך התנור כדי למנוע עיוות.

תכונות של חומרים קרמיים

למרות שמאפייני החומרים הללו תלויים במידה רבה בהרכבם, באופן כללי הם חולקים את המאפיינים הבאים:

• מבנה קריסטל. עם זאת, ישנם גם חומרים שאין להם מבנה זה או שיש להם רק בענפים מסוימים.
• יש להם צפיפות של בערך 2 גרם / ס"מ 3.
• מדובר בחומרים בעלי תכונות בידוד של חשמל וחום.
• יש להם מקדם התרחבות נמוך.
• יש להם נקודת התכה גבוהה.
• הם בדרך כלל אטומים למים.
• הם אינם דליקים ואינם ניתנים לחמצון.
• הם קשים, אך שבירים וקלים בו זמנית.
• הם עמידים בפני דחיסה, שחיקה וקורוזיה.
• יש להם כפור, או יכולת עמידה בטמפרטורות נמוכות מבלי להידרדר.
• יש להם יציבות כימית.
• הם דורשים נקבוביות מסוימת.

סיווג: סוגי חומרים קרמיים

1- קרמיקה אדומה

זהו סוג החימר השופע ביותר. יש לו צבע אדמדם שמקורו בנוכחות תחמוצת ברזל.

כשהוא מבושל, הוא מורכב מאלומינט וסיליקט. זה הכי פחות מעובד מכולם. אם זה שבר, התוצאה היא אדמה אדמדמה. זה חדיר לגזים, נוזלים ושומנים.

חימר זה משמש בדרך כלל לבנים ורצפות. טמפרטורת הירי שלו נעה בין 700 ל 1000 מעלות צלזיוס, והיא יכולה להיות מכוסה בתחמוצת פח כדי להשיג כלי חרס עמידים במים. כלי חרס איטלקיים ואנגלית מיוצרים בסוגים שונים של טיט.

2- קרמיקה לבנה

זהו חומר טהור יותר, כך שאין להם כתמים. הגרנולומטריה שלהם נשלטת יותר והם בדרך כלל אמיילים מבחוץ כדי לשפר את אי-חדירותם.

הוא משמש בייצור כלים סניטריים וכלי שולחן. קבוצה זו כוללת:

חַרְסִינָה

זהו חומר העשוי מקאולין, סוג חימר טהור מאוד אליו מתווספים כרית שדה וקורץ או צור.

בישול של חומר זה מתבצע בשני שלבים: בשלב הראשון הוא מבושל בטמפרטורה של 1000 או 1300 מעלות צלזיוס; ובשלב השני ניתן להגיע 1800 מעלות צלזיוס.

חרסינה יכולה להיות רכה או קשה. במקרה של רכים, שלב הבישול הראשון מגיע ל 1000 מעלות צלזיוס.

לאחר מכן מוציאים אותו מהתנור למריחת זיגוג. ואז הוא חוזר לתנור לשלב השני בו מוחל טמפרטורה מינימלית של 1250 מעלות צלזיוס.

במקרה של חרסינה קשה, שלב הבישול השני נעשה בטמפרטורה גבוהה יותר: 1400 מעלות צלזיוס ומעלה.

ואם יש לקשט אותו, הקישוט המוגדר מיוצר ומכניס לתנור, אך הפעם בערך 800 מעלות צלזיוס.

יש לו שימושים רבים בתעשייה לייצור חפצים לשימוש מסחרי (כלי שולחן, למשל), או לחפצים לשימוש מיוחד יותר (כגון בידוד בשנאים).

3 - עקשן

זהו חומר שיכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות מאוד (עד 3000 מעלות צלזיוס) ללא עיוות. מדובר בחימרים בעלי פרופורציות גדולות של תחמוצת אלומיניום, בריליום, תוריום וזירקוניום.

הם מבושלים בין 1300 ל 1600 מעלות צלזיוס, והם חייבים להתקרר בהדרגה כדי למנוע כישלונות, סדקים או לחץ פנימי.

התקן האירופי DIN 51060 / ISO / R 836 קובע כי חומר אינו עקשן אם הוא מתרכך בטמפרטורה מינימלית של 1500 מעלות צלזיוס.

לבנים הן דוגמא לסוג זה של חומר המשמש לבניית תנורים.

4- משקפיים

משקפיים הם חומרים נוזליים מבוססי סיליקון שמתמצקים בצורות שונות כאשר הם מתקררים.

לבסיס הסיליקון מתווספים חומרים משתנים שונים, על פי סוג הזכוכית המיוצרת. החומרים הללו מורידים את נקודת ההתכה.

5- מלטים

זהו חומר המורכב מסיד גיר וסידן טחון, שמתקשה ברגע שהוא מעורבב עם נוזל (רצוי מים) ומותר לו להתיישב. בעודו רטוב, ניתן לעצב אותו לצורתכם הרצויה.

6- שוחקים

מדובר במינרלים עם חלקיקים קשים במיוחד, שיש בהם תחמוצת אלומיניום ומשחת יהלומים, בין מרכיביהם.

חומרים קרמיים מיוחדים

חומרים קרמיים עמידים וקשים אך הם גם שבירים, וזו הסיבה שפותחו חומרים היברידיים או מרוכבים עם מטריצת פולימר מפיברגלס או מפלסטיק.

ניתן להשתמש בחומרים קרמיים לפיתוח כלאיים אלה. מדובר בחומרים המורכבים מסיליקון דו חמצני, תחמוצת אלומיניום וכמה מתכות כמו קובלט, כרום וברזל.

שתי טכניקות משמשות להרחבת כלאיים אלה:

הסינתזה

זוהי הטכניקה בה דוחסים האבקות המתכות.

הדגיגית

בעזרת טכניקה זו מושגת הסגסוגת על ידי דחיסת האבקה המתכתית יחד עם החומר הקרמי בתנור חשמלי.

מה שמכונה קרמיקה של מטריצות מורכבות (CMC) נכללות בקטגוריה זו. אלה יכולים להיות רשומים:

- קרבידס

כמו טונגסטן, טיטניום, סיליקון, כרום, בורון או סיליקון קרביד מחוזק פחמן.

- ניטרידס

כמו סיליקון, טיטניום, אוקסיניטריד קרמי או סיילון.

-

מדובר בחומרים קרמיים בעלי תכונות חשמליות או מגנטיות.

ארבעת השימושים העיקריים בחומרים קרמיים

1- בענף התעופה והחלל

בתחום זה נדרשים רכיבים קלים בעלי עמידות לטמפרטורות גבוהות ודרישות מכניות.

2- בביו-רפואה

באזור זה הם מועילים לייצור עצמות, שיניים, שתלים וכו '.

3 - בתחום האלקטרוניקה

שם משמשים חומרים אלה לייצור מגברי לייזר, סיבים אופטיים, מעבים, עדשות, מבודדים, בין היתר.

4- בענף האנרגיה

זה המקום בו חומרים קרמיים יכולים לגרום לרכיבים של דלקים גרעיניים, למשל.

7 חומרי הקרמיקה המצטיינים ביותר

1- אלומינה (Al2O3)

הוא משמש להכיל מתכת מותכת.

2- אלומיניום ניטריד (AIN)

הוא משמש כחומר למעגלים משולבים וכתחליף ל- AI203.

3-קרביד בורון (B4C)

הוא משמש לייצור שריון גרעיני.

4- סיליקון קרביד (SiC)

הוא משמש לציפוי מתכות, בשל עמידותו בפני חמצון.

5- סיליקון ניטריד (Si3N4)

הם משמשים בייצור רכיבים למנועי רכב וטורבינות גז.

6- טיטניום בוריד (TiB2)

הוא משתתף גם בייצור מגנים.

7- אורניה (UO2)

הוא משמש דלק לכורים גרעיניים.

הפניות

1. Alarcón, חאבייר (s / f). כימיה של חומרים קרמיים. התאושש מ: uv.es
2. ש., פליפה (2010). תכונות קרמיקה. התאושש מ: constructorcivil.org
3. לאזארו, ג'ק (2014). מבנה ותכונות הקרמיקה. התאושש מ: prezi.com
4. מוסי, סוזן (s / f). בישול. התאושש מ: ceramicdiction.com
5. מגזין ARQHYS (2012). תכונות קרמיקה. התאושש מ: arqhys.com
6. האוניברסיטה הטכנולוגית הלאומית (2010). סיווג חומרי קרמיקה. התאושש מ: Cienciamateriales.argentina-foro.com
7. האוניברסיטה הטכנולוגית הלאומית (ים). חומרים קרמיים. התאושש מ: frm.utn.edu.ar
8. ויקיפדיה (ים / ו). חומר קרמי. התאושש מ: es.wikipedia.org