مواد اجزای آلومینا متالیزه: پایه مواد کلیدی فناوری پیشرفته مدرن

امروزه انرژی، اطلاعات و مواد به نشانه تمدن بشری مدرن تبدیل شده اند، به طوری که مواد به عنوان پایه مادی حیاتی برای بقا و توسعه بشر هستند. پس از فلزات، سرامیک ها و پلیمرها، مواد سرمی اجزای فلزی آلومینا به دلیل عملکرد برتر، تنوع متنوع و کاربردهای گسترده، وارد صنایع مختلف می شوند. مواد سرمت دارای خواص عالی مانند استحکام ویژه بالا، مدول ویژه بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر حرارت بالا هستند. در بسیاری از زمینه ها، آنها مترادف با مواد جدید شده اند و پایه مواد را برای فناوری پیشرفته مدرن، صنایع نوظهور و دگرگونی تکنولوژیکی صنایع سنتی تشکیل می دهند. آنها همچنین بخش مهمی از دفاع ملی مدرن هستند و توجه قابل توجهی را در سراسر جهان به خود جلب می کنند و به عنوان یک حوزه کلیدی برای توسعه فناوری پیشرفته- شناخته می شوند.

فلزات سرامیکی مواد ساختاری هستند که از یک فاز سرامیکی سخت و یک فاز اتصال دهنده فلزی یا آلیاژی تشکیل شده اند. کلمه انگلیسی "Cermets" ترکیبی از "سرامیک" و "فلز" است. اجزای سرامیکی متالیزه استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری شیمیایی سرامیک ها را حفظ می کنند، در حالی که دارای چقرمگی فلزی و پلاستیسیته خوبی هستند. از آنجایی که هیچ مرز مشخصی بین دو اصطلاح آکادمیک "سرمت" و "آلیاژهای سخت" وجود ندارد، تعیین مرز برای مواد خاص دشوار است. بر اساس ترکیب مواد، "آلیاژهای سخت" نیز به عنوان "سرمت" طبقه بندی می شوند.

ویژگی های اصلی فلز سرامیک شامل موارد زیر است:

(1) ترشوندگی خوب فلز به فاز سرامیکی. ترشوندگی بین ذرات فلز و سرامیک یکی از شرایط اصلی ارزیابی ریزساختار و عملکرد سرمت ها است. هر چه ترشوندگی قوی تر باشد، امکان تشکیل یک فاز پیوسته از فلز بیشتر می شود و کنتاکتور لحیم کاری شده فلز به سرامیک عملکرد بهتری دارد.

(2) بدون واکنش شیمیایی خشونت آمیز بین فاز فلزی و فاز سرامیکی. اگر واکنش سطحی در طی متالیزاسیون سرامیکی شدید باشد و ترکیباتی را تشکیل دهد، نمی توان از فاز فلزی برای بهبود مقاومت سرامیک در برابر شوک مکانیکی و شوک حرارتی استفاده کرد.

(3) تفاوت در ضرایب انبساط بین فازهای فلزی و سرامیکی خیلی زیاد نیست. هنگامی که ضرایب انبساط حرارتی فاز فلزی و فاز سرامیکی در یک سرامیک متالایز به طور قابل توجهی متفاوت باشد، باعث ایجاد تنش داخلی بیشتر و کاهش پایداری حرارتی سرمت می شود.

روش های اصلی آماده سازی مواد سرمت شامل پرس گرم، تف جوشی پودر و اشباع است. فرآیندهای خاص به شرح زیر است:

پرس داغ:مواد خام فلزی یا آلیاژی/سرامیکی ریز پودر می‌شوند، به طور یکنواخت مخلوط می‌شوند، شکل می‌گیرند، داغ- فشرده می‌شوند و برای به دست آوردن محصول نهایی پردازش می‌شوند.

پخت پودر:مواد خام فلزی یا آلیاژی/سرامیکی به خوبی پودر می شوند، به طور یکنواخت مخلوط می شوند، شکل می گیرند، خشک می شوند، در یک چارچوب متخلخل پخته می شوند، متخلخل می شوند و برای به دست آوردن محصول نهایی پردازش می شوند.

اشباع:مواد خام فلزی یا آلیاژی/سرامیکی به خوبی پودر می شوند، به طور یکنواخت مخلوط می شوند، شکل می گیرند، خشک می شوند، در یک چارچوب متخلخل پخته می شوند، با فلز آغشته می شوند و برای به دست آوردن محصول نهایی پردازش می شوند.

(1) زمینه ماشینکاری

سرامیک های فلزی دارای سختی بالا، سختی قرمز و مقاومت در برابر سایش هستند و عملکرد برش عالی را در برش با سرعت بالا و خشک نشان می دهند. در شرایط برش یکسان، مقاومت سایشی ابزارهای فلزی-سرامیکی بسیار برتر از کاربید سیمانی معمولی است.

(2) صنعت هوافضا

از دهه 1950، تحقیقاتی در مورد سرامیک‌های متالیزه TiC-نیکل برای مواد با دمای بالا-در تیغه‌های موتور جت انجام شده است. با این حال، در طول پخت، ناتوانی نیکل در خیس کردن کامل TiC منجر به تجمع و رشد ذرات TiC شد که در نتیجه چقرمگی ضعیف و عدم دستیابی به خواص مقاوم در برابر حرارت مورد نظر- بود. TiC خود دارای سختی بالا، نقطه ذوب بالا، وزن مخصوص کم و پایداری حرارتی خوب است، در حالی که مس دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی و انعطاف پذیری خوب است. مواد کامپوزیتی TiC/Cu، متشکل از TiC و مس، مزایای هر دو را با هم ترکیب می‌کنند و آنها را برای کاربردهایی به‌عنوان مواد رسانا و رسانای حرارتی، مواد مقاوم در برابر سایش و پوشش‌های گلو موشک ارزشمند می‌سازد.

(3) برنامه های کاربردی دیگر
پوشش‌های کامپوزیت فلزی{0}}سرامیک می‌توانند ظاهر، ساختار و ترکیب شیمیایی سطح بیرونی یک بستر فلزی را تغییر دهند و ویژگی‌های جدیدی به زیرلایه ببخشند.اجزای فلزی آلومینااستحکام و چقرمگی فلزات را با{0}مقاومت بالای سرامیک ها در دمای{0}}ترکیب کرده و آنها را به یک ماده کامپوزیتی عالی تبدیل می کند. آنها با موفقیت در صنایع هوافضا، هوانوردی، دفاعی، شیمیایی، ماشین‌آلات، نیرو و الکترونیک استفاده شده‌اند.