مواد مكونات الألومينا المعدنية: أساس المواد الرئيسية للتكنولوجيا الحديثة العالية

اليوم، أصبحت الطاقة والمعلومات والمواد من السمات المميزة للحضارة الإنسانية الحديثة، حيث أصبحت المواد أساسًا ماديًا حاسمًا لبقاء الإنسان وتطوره. بعد المعادن والسيراميك والبوليمرات، تدخل مواد السيرميت الخاصة بمكونات الألومينا المعدنية في العديد من الصناعات نظرًا لأدائها المتفوق وأصنافها المتنوعة ومجموعة واسعة من التطبيقات. تمتلك مواد السيرميت خصائص ممتازة مثل القوة النوعية العالية، والمعامل النوعي العالي، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية-. وفي العديد من السياقات، أصبحت مرادفة للمواد الجديدة، وتشكل الأساس المادي للتكنولوجيا المتقدمة الحديثة، والصناعات الناشئة، والتحول التكنولوجي للصناعات التقليدية. كما أنها جزء لا غنى عنه من الدفاع الوطني الحديث، حيث تجتذب اهتمامًا كبيرًا في جميع أنحاء العالم ويتم الاعتراف بها كمجال رئيسي-لتطوير التكنولوجيا العالية.

المعادن الخزفية هي مواد هيكلية تتكون من مرحلة خزفية صلبة ومرحلة ربط معدنية أو سبيكة. تجمع الكلمة الإنجليزية "Cermets" بين كلمتي "السيراميك" و"المعدن". تحتفظ مكونات السيراميك الممعدنة بالقوة العالية، والصلابة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، والاستقرار الكيميائي للسيراميك، في حين أنها تمتلك أيضًا صلابة معدنية جيدة ولدونة. نظرًا لعدم وجود حدود واضحة بين المصطلحين الأكاديميين "السيراميك" و"السبائك الصلبة"، فمن الصعب تحديد الحدود لمواد معينة. واستنادًا إلى تركيب المادة، يتم تصنيف "السبائك الصلبة" أيضًا على أنها "سيرميت".

تشمل الخصائص الرئيسية للسيراميك المعدني ما يلي:

(1) قابلية جيدة للبلل للمعدن حتى الطور الخزفي. تعد قابلية التبلل بين جزيئات المعدن والسيراميك أحد الشروط الرئيسية لتقييم البنية المجهرية وأداء السيرميت. كلما كانت قابلية البلل أقوى، زادت إمكانية تشكيل المعدن لمرحلة مستمرة، وكان أداء المعدن النحاسي إلى موصل السيراميك أفضل.

(2) لا يوجد تفاعل كيميائي عنيف بين الطور المعدني والطور الخزفي. إذا كان رد الفعل السطحي عنيفًا أثناء تعدين السيراميك وتشكيل المركبات، فلا يمكن استخدام الطور المعدني لتحسين مقاومة السيراميك للصدمات الميكانيكية والصدمات الحرارية.

(3) الفرق في معاملات التمدد بين المرحلتين المعدنية والسيراميكية ليس كبيرًا جدًا. عندما تكون معاملات التمدد الحراري للطور المعدني والطور الخزفي في السيراميك الممعدن مختلفة بشكل كبير، فإن ذلك سوف يسبب ضغطًا داخليًا أكبر ويقلل من الاستقرار الحراري للسيرميت.

تشمل طرق التحضير الرئيسية لمواد السيرميت الضغط الساخن وتلبيد المسحوق والتشريب. العمليات المحددة هي كما يلي:

الضغط الساخن:يتم سحق المواد الخام المعدنية أو المصنوعة من السبائك/السيراميك بشكل ناعم، وخلطها بشكل موحد، وتشكيلها، وضغطها على الساخن-، ومعالجتها للحصول على المنتج النهائي.

تلبيد مسحوق:يتم سحق المواد الخام المعدنية أو السبائك/السيراميك بشكل ناعم، وخلطها بشكل موحد، وتشكيلها، وتجفيفها، وإطلاقها في إطار مسامي، وتكلسها، ومعالجتها للحصول على المنتج النهائي.

التشريب:يتم سحق المواد الخام المعدنية أو السبائك/السيراميك بشكل ناعم، وخلطها بشكل موحد، وتشكيلها، وتجفيفها، وإطلاقها في إطار مسامي، وتشريبها بالمعدن، ومعالجتها للحصول على المنتج النهائي.

(1) مجال التصنيع

يتمتع السيراميك المعدني بصلابة عالية، وصلابة حمراء، ومقاومة للتآكل، مما يعرض أداء قطع ممتازًا في -القطع الجاف والسرعة العالية. في ظل نفس ظروف القطع، تكون مقاومة التآكل للأدوات الخزفية المعدنية-أعلى بكثير من مقاومة الكربيد الأسمنتي العادي.

(2) صناعة الطيران

منذ الخمسينيات من القرن الماضي، تم إجراء الأبحاث على السيراميك المعدني TiC-Ni للمواد- ذات درجة الحرارة المرتفعة في شفرات المحركات النفاثة. ومع ذلك، أثناء عملية التلبيد، أدت عدم قدرة النيكل على تبليل TiC تمامًا إلى تجميع ونمو جزيئات TiC، مما أدى إلى ضعف المتانة والفشل في تحقيق خصائص مقاومة الحرارة -المطلوبة. يمتلك TiC نفسه صلابة عالية، ونقطة انصهار عالية، وجاذبية نوعية منخفضة، وثباتًا حراريًا جيدًا، بينما يُظهر النحاس موصلية كهربائية وحرارية ممتازة ولدونة جيدة. تجمع المواد المركبة TiC/Cu، المكونة من TiC والنحاس، بين مزايا كليهما، مما يجعلها ذات قيمة للتطبيقات كمواد موصلة وموصلة للحرارة، ومواد مقاومة للتآكل-، وبطانات الحلق الصاروخية.

(3) تطبيقات أخرى
يمكن للطبقات المعدنية المركبة من السيراميك- أن تغير المظهر والبنية والتركيب الكيميائي للسطح الخارجي للركيزة المعدنية، وتمنح الركيزة خصائص جديدة.مكونات الألومينا المعدنيةتجمع بين قوة المعادن ومتانتها-ومقاومة درجات الحرارة العالية للسيراميك، مما يجعلها مادة مركبة ممتازة. لقد تم تطبيقها بنجاح في صناعات الطيران والطيران والدفاع والكيماويات والآلات والطاقة والإلكترونيات.