Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Kauri

Nasaba ya Ming ya kamba ya porcelaini ilifikia 1403-1424
Uchaguzi wa vipengele vya nitridi za silicon .
Moto wa tanuru ya moto imewekwa kwa insulation ya moto na kauri ya fiber .
Katikati ya karne ya kumi na sita ya tilework ya kauri kwenye Dome of the Rock , Jerusalem
Mapambo ya Kinga ya Spherical , 1575-1585, kipindi cha Ottoman . Makumbusho ya Brooklyn .
Denture ya porcelain ya sehemu isiyohamishika, au "daraja"

Kauri ni isokaboni , mashirika yasiyo ya metali, imara nyenzo inahusu chuma , mashirika yasiyo ya chuma au metalloid atomi kimsingi uliofanyika katika ionic na covalent dhamana. Makala hii inatoa maelezo ya jumla ya vifaa vya kauri kutoka kwa mtazamo wa sayansi ya vifaa .

Ufunuo wa vifaa vya kauri hutoka kwenye mwelekeo unaojulikana sana hadi wa kiini , ukiwa na vitamini , na mara nyingi amorphous kabisa (kwa mfano, glasi ). Mara nyingi, keramik inafukuzwa au imefungwa kama ilivyo kwa udongo , mawe , na porcelaini . Kuharibu kioo na matumizi ya elektroni katika vifungo vya ionic na vyema husababisha vifaa vingine vya kauri kuwa vyema vya umeme na umeme (sana utafiti katika uhandisi wa kauri ). Kwa aina kubwa ya chaguo iwezekanavyo kwa muundo / muundo wa kauri (mfano karibu vipengele vyote, karibu aina zote za kuunganisha, na ngazi zote za kioo), upana wa suala ni kubwa, na sifa za kutambua (mfano ugumu , ugumu , conductivity ya umeme , nk) ni vigumu kutaja kwa kikundi kwa ujumla. Majengo ya kawaida kama joto la juu la kiwango, ugumu wa juu, conductivity duni, high moduli ya elasticity , upinzani wa kemikali na ductility ya chini ni kawaida, [1] na tofauti tofauti inayojulikana kwa kila moja ya sheria hizi (kwa mfano keramik ya piezoelektric , kioo ya mpito ya joto, keramik superconductive , na kadhalika.). Vipande vingi, kama vile nyuzi za nyuzi za nyuzi na nyuzi za kaboni , huku vyenye vifaa vya kauri, hazizingatiwi kuwa sehemu ya familia ya kauri. [2]

Keramik za kale zilizotengenezwa na binadamu zilikuwa vitu vya udongo (yaani sufuria au vyombo ) au sanamu zilizofanywa kutoka kwa udongo , ama kwa peke yake au kuchanganywa na vifaa vingine kama silika , ngumu, sintered , katika moto. Keramik baadaye zilikuwa zimefunikwa na kuchomwa moto ili kuunda nyuso za laini, rangi, kupunguza porosity kupitia matumizi ya mipako ya kioo ya amorphous juu ya substrates za kauri za fuwele. [3] Keramik sasa ni pamoja na bidhaa za ndani, viwanda na ujenzi, pamoja na sanaa mbalimbali za kauri . Katika karne ya 20, vifaa vyenye kauri vilitengenezwa kwa ajili ya matumizi katika uhandisi wa juu wa kauri, kama vile katika semiconductors .

Neno " kauri " linatokana na neno la Kiyunani κεραμικός ( keramikos ), "wa ufinyanzi" au "kwa ajili ya ufinyanzi", [4] kutoka κέραμος ( keramos ), "udongo wa udongo, tile, pottery". [5] Matoleo ya kwanza ya inayojulikana ya mzizi wa "ceram" "ni ya Kigiriki ya Mycenaean ke-ra-me-sisi ," wafanyakazi wa keramik ", iliyoandikwa katika script Linear B ya syllabic. [6] Neno "kauri" inaweza kutumika kama kivumbuzi kuelezea vifaa, bidhaa au mchakato, au inaweza kutumika kama jina, ama moja, au, kwa kawaida, kama jina la wingi "keramik". [7]

Yaliyomo

Aina ya vifaa vya kauri

Micrograph SEM ya kukuza chini ya nyenzo za juu za kauri. Mali ya keramik hufanya fracturing njia muhimu ya ukaguzi.

Vifaa vya keramic ni isiyo ya kawaida, yasiyo ya chuma, mara nyingi ya kioevu ya kioo, nitridi au vifaa vya carbide. Mambo mengine, kama vile kaboni au silicon , yanaweza kuchukuliwa kama keramik. Vifaa vya kauri ni brittle, ngumu, nguvu katika compression, dhaifu katika ufugaji na mvutano. Wanasimama mmomonyoko wa kemikali ambao hutokea katika vifaa vingine vinavyotokana na mazingira mazuri au caustic. Keramik kwa ujumla inaweza kuhimili joto la juu sana, kama vile joto linaloanzia 1000 ° C hadi 1,600 ° C (1,800 ° F hadi 3,000 ° F). Kioo mara nyingi si kuchukuliwa kauri kwa sababu ya tabia yake ya amorphous (noncrystalline). Hata hivyo, kioo kinahusisha hatua kadhaa za mchakato wa kauri na mali yake ya mitambo ni sawa na vifaa vya kauri.

Vifaa vya jadi za kauri ni pamoja na madini ya udongo kama vile kaolinite , ambapo vifaa vya hivi karibuni ni pamoja na oksidi ya alumini, inayojulikana kama alumini . Vifaa vya kisasa vya kauri, ambavyo vinatambulishwa kama keramik za juu, ni pamoja na carbide ya silicon na carbudi ya tungsteni . Wote wawili wanathamini upinzani wao wa kuvuta, na hivyo kupata matumizi katika maombi kama vile sahani za kuvaa vifaa vya kusagwa katika shughuli za madini. Keramik ya juu pia hutumiwa katika dawa, umeme, viwanda vya umeme na silaha za mwili.

Kauri za keramik

Vifaa vya kauri za kauri haviwezi kuidhinishwa na aina nyingi za usindikaji. Njia za kushughulika nazo huwa zimeanguka katika moja ya makundi mawili - ama kufanya kauri katika sura inayotaka, kwa mmenyuko wa situ , au kwa "kutengeneza" poda katika sura inayotakiwa, na kisha kuchimba ili kuunda mwili mkali. Mbinu za kutengeneza kauri zinajumuisha kuchagiza kwa mkono (wakati mwingine ikiwa ni pamoja na mchakato wa mzunguko unaoitwa "kutupa"), kutupwa kwa kupigwa , kutengeneza mkanda (kutumiwa kwa kutengeneza capacitors nyembamba sana, kwa mfano), ukingo wa sindano , ukiukaji kavu, na tofauti nyingine. Maelezo ya mchakato huu yanaelezwa katika vitabu viwili vilivyoorodheshwa hapa chini. [ ambayo? ] Mbinu kadhaa hutumia mseto kati ya njia mbili.

Krete kauri isiyosafishwa

Keramikisi isiyo ya kufuta, kuwa kioo, hutengenezwa kutoka kwenye kiwango kikubwa. Kioo ni umbo wakati kikamilifu kuyeyushwa, kwa kutupwa, au wakati katika hali ya toffee-kama mnato, kwa njia kama kupiga katika mold. Ikiwa matibabu ya joto baadaye husababisha glasi hii kuwa sehemu ya fuwele, nyenzo hiyo hujulikana kama kioo-kauri, ambayo hutumiwa kama kichwa cha juu na pia kama nyenzo ya kioo ya utayarishaji wa taka ya nyuklia.

Mali ya keramik

Mali ya kimwili ya dutu yoyote ya kauri ni matokeo ya moja kwa moja ya muundo wake wa fuwele na kemikali. Kemia ya hali imara inaonyesha uunganisho wa msingi kati ya microstructure na mali kama vile uwiano wa eneo la usambazaji, usambazaji wa nafaka, aina ya porosity na maudhui ya awamu ya pili, ambayo inaweza wote kuunganishwa na mali za kauri kama vile nguvu ya mitambo σ na equation Hall-Petch, ugumu , ugumu , mara kwa mara ya dielectric , na mali za macho zilizoonyeshwa na vifaa vya uwazi .

Mali ya kimwili ya misombo ya kemikali ambayo hutoa ushahidi wa kemikali ni harufu, rangi, kiasi, wiani (kiasi / kiasi), kiwango cha kiwango, kiwango cha kuchemsha, uwezo wa joto, fomu ya kimwili kwenye joto la kawaida (ugumu, kioevu au gesi), ugumu, porosity , na index ya refraction.

Ceramography ni sanaa na sayansi ya maandalizi, uchunguzi na tathmini ya miundombinu ya kauri. Tathmini na utaratibu wa miundo ya kauri mara nyingi hutekelezwa kwa mizani sawa ya nafasi ya kawaida ambayo hutumiwa kwa kawaida katika uwanja unaojitokeza wa nanoteknolojia: kutoka makumi ya angstroms (A) hadi makumi micrometers (μm). Hii ni kawaida mahali fulani kati ya kiwango cha chini cha mwangaza wa mwanga unaoonekana na kikomo cha azimio cha jicho la uchi.

Miundombinu inajumuisha nafaka nyingi, awamu za sekondari, mipaka ya nafaka, pores, nyufa ndogo, kasoro za miundo na microindentions ugumu. Vipengele vingi vya mitambo, macho, joto, umeme na magnetic vinaathiriwa sana na microstructure iliyoona. Njia ya utengenezaji na hali ya mchakato huonyeshwa kwa ujumla na microstructure. Sababu ya mizizi ya kushindwa kwa kauri nyingi ni dhahiri katika miundombinu iliyotiwa na iliyopigwa. Mali ya kimwili ambayo hufanya uwanja wa vifaa vya sayansi na uhandisi ni pamoja na yafuatayo:

Mitambo mali

Kukata disks yaliyoundwa na carbudi ya silicon
Porsche Carrera GT ya carbon-ceramic (silicon carbide) disc akaumega

Mali ya mitambo ni muhimu katika vifaa vya kimuundo na vya ujenzi pamoja na vitambaa vya nguo. Zinajumuisha mali nyingi zinazoelezea nguvu za vifaa kama vile: elasticity / plastiki , nguvu ya kukimbia , nguvu za kuchanganya , nguvu za kichwa , ugumu wa fracture & ductility (chini ya vifaa vya brittle ), na ugumu wa indentation .

Katika vifaa vya kisasa sayansi , mechanics fracture ni chombo muhimu katika kuboresha utendaji mitambo ya vifaa na vipengele. Inatumika fizikia ya shida na matatizo , hususan nadharia za elasticity na plastiki , kwa kasoro ndogo ya crystallographic kupatikana katika vifaa vya kweli ili kutabiri kushindwa kwa mitambo ya macroscopic ya miili. Fractography hutumiwa sana na mechanics ya fracture kuelewa sababu za kushindwa na pia kuthibitisha utabiri wa kushindwa kwa kinadharia na kushindwa kwa maisha halisi.

Vifaa vya kauri ni kawaida vifaa vya ionic au covalent bonded, na inaweza kuwa fuwele au amorphous . Vifaa vyenye pamoja na aina yoyote ya dhamana huwa na fracture kabla ya deformation yoyote ya plastiki inafanyika, ambayo husababisha ugumu mbaya katika vifaa hivi. Zaidi ya hayo, kwa sababu vifaa hivi huwa ni vimelea, uharibifu wa pores na vidogo vingine hufanya kazi kama wasimamizi wa dhiki , kupunguza ugumu zaidi, na kupunguza nguvu kali . Hizi zinachanganya kutoa kushindwa kwa janga , kinyume na njia za kawaida za kushindwa zaidi za madini.

Vifaa hivi huonyesha deformation ya plastiki . Hata hivyo, kutokana na muundo rigid ya vifaa vya fuwele, kuna wachache sana inapatikana kuingizwa mifumo ya dislocations kwa hoja, na hivyo umbua polepole. Kwa vifaa visivyo vya fuwele (glasi), mtiririko wa viscous ni chanzo kikubwa cha deformation ya plastiki, na pia ni polepole sana. Kwa hivyo, hupuuzwa katika matumizi mengi ya vifaa vya kauri.

Ili kuondokana na tabia mbaya, maendeleo ya nyenzo za keram imeanzisha darasa la vifaa vya kitovu vya kauri, ambazo nyuzi za kauri zinaingizwa na kwa mipako maalum ni kutengeneza madaraja ya fiber kwa ufahamu wowote. Utaratibu huu huongeza sana ugumu wa fracture wa keramik kama hizo. Mabaki ya kauri ya kauri ni, kwa mfano kutumia nyenzo za keramik ya tumbo zinazozalishwa na mchakato maalum.

Mali za Umeme

Semiconductors

Baadhi ya keramik ni semiconductors . Wengi wa haya ni oksidi za metali za mpito ambazo ni semiconductor II-VI, kama vile oksidi ya zinki .

Ingawa kuna matarajio ya LED za bluu zinazozalisha wingi kutoka kwa oksidi ya zinc, kauri zinavutia sana mali za umeme zinaonyesha madhara ya mipaka ya nafaka .

Mojawapo ya kutumika zaidi ya haya ni mganga. Hizi ni vifaa vinavyoonyesha mali ambayo upinzani hupungua sana kwenye voltage fulani ya kizingiti . Mara baada ya voltage kwenye kifaa kufikia kizingiti, kuna uharibifu wa muundo wa umeme karibu na mipaka ya nafaka, ambayo inasababisha upinzani wake wa umeme unashuka kutoka megohms kadhaa mpaka kwa ohms mia chache. Faida kubwa ya haya ni kwamba wanaweza kugawa nishati nyingi, na wao hujiweka upya - baada ya voltage kwenye kifaa hicho kinaanguka chini ya kizingiti, upinzani wake unarudi kuwa juu.

Hii inawafanya bora kwa kuongezeka ulinzi maombi; kama kuna udhibiti wa voltage ya kizingiti na uvumilivu wa nishati, hupata matumizi katika kila aina ya maombi. Maonyesho bora ya uwezo wao yanaweza kupatikana katika sehemu za umeme , ambako huajiriwa kulinda miundombinu kutoka kwa mgomo wa umeme . Wao wana majibu ya haraka, ni matengenezo ya chini, na hushukuru sana kutumia matumizi yao, na kuwafanya vifaa vyenye bora kwa programu hii.

Kauri za keramik zinatumika pia kama sensorer za gesi . Wakati gesi mbalimbali zinapitishwa juu ya kauri ya polycrystalline, upinzani wake wa umeme hubadilika. Kwa kuunganisha mchanganyiko wa gesi iwezekanavyo, vifaa vya gharama nafuu sana vinaweza kutolewa.

Superconductivity

Athari ya Meissner imeonyeshwa kwa kuacha magnet juu ya superconductor ya cuprate, iliyopozwa na nitrojeni kioevu

Chini ya hali fulani, kama joto la chini sana, keramik baadhi huonyesha superconductivity ya joto-juu . Sababu halisi ya hili haijulikani, lakini kuna familia mbili kuu za keramik superconducting.

Ferroelectricity na supersets

Piezoelectricity , kiungo kati ya majibu ya umeme na mitambo, inaonyeshwa na idadi kubwa ya vifaa vya kauri, ikiwa ni pamoja na quartz iliyotumika kupima muda katika kuona na umeme mwingine. Vifaa vile hutumia mali zote za piezoelectrics, kwa kutumia umeme ili kuzalisha mitambo (kuimarisha kifaa) na kisha kutumia mwendo huu wa umeme ili kuzalisha umeme (kuzalisha ishara). Kipindi cha muda kilichopimwa ni kipindi cha asili kinachohitajika kwa umeme kugeuzwa kuwa nishati ya mitambo na kurudi tena.

Athari ya piezoelectric kwa ujumla ina nguvu katika vifaa vinavyoonyesha pia pyroelectricity , na vifaa vyote vya pyroelectric pia ni piezoelectric. Vifaa hivi vinaweza kutumika kutumiana kati ya joto, mitambo, au nishati ya umeme; kwa mfano, baada ya awali katika tanuru, kioo cha pyroelectric kinaruhusiwa kupumzika chini ya dhiki isiyojitumiwa kwa ujumla hujenga malipo ya tuli ya maelfu ya volts. Vifaa vile hutumiwa katika sensorer za mwendo , ambapo kupanda kidogo kwa joto kutoka kwa mwili wa joto huingia kwenye chumba ni kutosha kuzalisha voltage kupimwa katika kioo.

Kwa upande mwingine, pyroelectricity inaonekana kwa nguvu sana katika vifaa ambavyo vinaonyesha athari za ferroelectric , ambapo dipole ya umeme imara inaweza kuelekezwa au kuingiliwa kwa kutumia shamba la umeme. Utoaji wa maji pia ni matokeo muhimu ya ferroelectricity. Hii inaweza kutumika kuhifadhi habari katika capacitors ya ferroelectric , vipengele vya RAM ya ferroelectric .

Vifaa vya kawaida zaidi huongoza titanate ya zirconate na titanate ya bariamu . Mbali na matumizi yaliyotajwa hapo juu, majibu yao ya nguvu ya piezoelektric yanatumiwa katika kubuni ya sauti za sauti za juu-frequency, transducers kwa sonar , na vituo vya nguvu za atomiki na microscopes ya kusanisha skanning .

Meneja mzuri wa mafuta

Mchungaji wa roketi ya silicon nitride. Kushoto: Imewekwa katika kusimama mtihani. Haki: Kupimwa na H 2 / O 2 propellants

Kuongezeka kwa hali ya joto kunaweza kusababisha mipaka ya nafaka kwa ghafla kuwa insulating katika baadhi ya semiconducting vifaa vya kauri, hasa mchanganyiko wa titanates chuma nzito . Kiwango cha joto cha mpito kinaweza kubadilishwa kwa njia mbalimbali kwa tofauti katika kemia. Katika vifaa vile, sasa itapita kupitia nyenzo mpaka inapokanzwa joule huleta kwenye hali ya joto, wakati ambapo mzunguko utavunjika na mtiririko wa sasa utaacha. Keramik hiyo hutumiwa kama vipengele vya kupokanzwa vilivyodhibitiwa, kwa mfano, nyaya za nyuma za dirisha za madirisha.

Katika joto la mpito, majibu ya dielectric ya nyenzo inakuwa inadharia usio na kipimo. Wakati ukosefu wa udhibiti wa hali ya joto utaondoa matumizi yoyote ya vitendo karibu na joto lake muhimu, athari ya dielectri inabakia yenye nguvu hata kwa joto la juu sana. Titanates na joto kali chini ya joto la kawaida wamekuwa sawa na "kauri" katika mazingira ya capacitors kauri kwa sababu hii tu.

Mali ya macho

Cermax xenon arc taa na dirisha la maandishi ya safu ya synthetic

Vifaa vyenye uwazi vinazingatia majibu ya nyenzo kwa mwanga wa ndani zinazoingia wa wavelengths mbalimbali. Filters ya macho ya kuchagua ya frequency inaweza kutumika kutengeneza au kuimarisha mwangaza na tofauti ya picha ya digital. Maambukizi ya lightweve yaliyoongozwa kupitia vijiko vya mawimbi vinavyochaguliwa mara kwa mara huhusisha shamba linalojitokeza la fiber optics na uwezo wa miundo fulani ya kioo kama kati ya maambukizi kwa frequency mbalimbali wakati huo huo ( multi-mode optical fiber ) na kidogo au hakuna kuingilia kati kati ya vidonge vya ushindani au frequency. Hii resonant mode ya nishati na maambukizi data kupitia sumakuumeme (mwanga) wimbi uenezi , ingawa powered chini, ni karibu lossless. Viwango vya mawimbi vya macho hutumiwa kama vipengele katika mzunguko wa macho uliounganishwa (kwa mfano diode ya kuangaza mwanga , LEDs) au kama kati ya maambukizi katika mifumo ya mawasiliano ya macho ya ndani na ya muda mrefu. Pia ya thamani kwa mwanasayansi wa kujitokeza ni unyeti wa vifaa kwa mionzi katika sehemu ya mafuta ya infrared (IR) ya wigo wa umeme. Uwezo wa kutafuta joto ni wajibu wa matukio mbalimbali ya macho kama Usiku-maono na IR luminescence .

Kwa hivyo, kuna haja ya kuongezeka katika sekta ya kijeshi kwa vifaa vya nguvu, vya nguvu ambavyo vina uwezo wa kupeleka mwanga ( mawimbi ya umeme ) katika mikoa inayoonekana (0.4 - 0.7 micrometers) na katikati ya infrared (mikoa 1 - 5 micrometers) ya wigo . Vifaa hivi vinahitajika kwa ajili ya maombi wanaohitaji silaha za uwazi , ikiwa ni pamoja na makombora ya kizazi cha pili cha kasi na vifuniko, pamoja na ulinzi dhidi ya vifaa vilivyotengenezwa vyema (IED).

Katika miaka ya 1960, wanasayansi katika General Electric (GE) waligundua kwamba chini ya hali nzuri ya utengenezaji, kauri za keramik, hasa alumini oksidi (alumina), zinaweza kufutwa . Hizi vifaa translucent na uwazi wa kutosha kutumika kwa kuwa na umeme plasma zilizotolewa mwaka high- shinikizo sodiamu taa mitaani. Katika kipindi cha miongo miwili iliyopita, aina za ziada za keramik za uwazi zimeandaliwa kwa ajili ya maombi kama pua za pua za makombora ya kutafuta joto , madirisha ya ndege ya wapiganaji, na counters za scintillation kwa sampuli za tomography za computed.

Mwanzoni mwa miaka ya 1970, Thomas Soules alipitia maonyesho ya kompyuta ya maambukizi ya mwanga kwa njia ya alumini ya kauri isiyo ya kawaida. Mfano wake ulionyesha kwamba pores microscopic katika kauri, hasa trapped katika makutano ya nafaka microcrystalline, unasababishwa mwanga kueneza na kuzuia uwazi wa kweli. Sehemu ya kiasi cha pores hizi ndogo ilipaswa kuwa chini ya 1% kwa maambukizi ya juu ya macho.

Hizi ni msingi wa athari za ukubwa wa chembe . Opacity matokeo kutawanyika incoherent ya mwanga katika nyuso na interfaces . Mbali na pores, sehemu nyingi za chuma au chuma kauri zinakuwa katika hali ya mipaka ya nafaka ambayo hutofautiana vidogo vidogo vya utaratibu wa fuwele. Wakati ukubwa wa kituo cha kusambaza (au mipaka ya nafaka) imepunguzwa chini ya ukubwa wa mwangaza wa mwanga unaotawanyika, kuenea hakutokea kwa kiasi kikubwa.

Katika malezi ya vifaa vya polycrystalline ( metali na keramik) ukubwa wa nafaka za fuwele hutegemea kwa kiasi kikubwa na ukubwa wa chembe za fuwele zilizopo wakati wa malezi (au kusukuma) ya kitu. Aidha, ukubwa wa mipaka ya nafaka ni moja kwa moja na ukubwa wa chembe. Hivyo kupunguza ukubwa wa chembe ya awali chini ya mwangaza wa mwanga unaoonekana (~ 0.5 micrometers kwa violet shortwave) hupunguza kuenea kwa nuru, na kusababisha nyenzo za uwazi .

Hivi karibuni [ wakati? ] , Wanasayansi wa Kijapani wameunda mbinu za kuzalisha sehemu za kauri ambazo zinapinga uwazi wa fuwele za jadi (zilizokua kutoka kwa mbegu moja) na kuzidi ugumu wa kupasuka wa kioo moja. [ kinachohitajika ] Hasa, wanasayansi katika kampuni ya Kijapani Konoshima Ltd, mtayarishaji wa vifaa vya ujenzi wa kauri na kemikali za viwanda, wamekuwa wakitafuta masoko kwa ajili ya kauri zao za uwazi.

Watafiti wa Livermore waligundua kuwa keramik hizi zinaweza kufaidika sana lasers za nguvu zilizopatikana katika Usimamizi wa Mipango ya Taifa ya Ufuatiliaji (NIF). Hasa, timu ya utafiti wa Livermore ilianza kupata keramik iliyo wazi zaidi kutoka kwa Konoshima ili kuamua kama wanaweza kukidhi mahitaji ya macho yanayotakiwa kwa Laser ya Hali ya Hali ya Mfumo wa Joto la Uwezeshaji wa Siri (SSHCL) ya Livermore. [ citation inahitajika ] Watafiti wa Livermore pia wamekuwa wakipima matumizi ya vifaa hivi kwa ajili ya programu kama vile madereva ya juu ya mimea ya nguvu ya fusion ya laser.

Mifano

Porcelain high-voltage insulator
Carbuide ya silicon hutumiwa kwa sahani za ndani za vests vya ballistic
Cereamiki BN crucible

Mpaka miaka ya 1950, vifaa vya kauri muhimu zaidi ni (1) udongo , matofali na matofali , (2) cements na (3) kioo . Vifaa vyenye kauri na chuma hujulikana kama cermet .

Vifaa vingine vya kauri, kwa ujumla vinahitaji usafi zaidi katika maamuzi yao kuliko hapo juu, ni pamoja na aina za misombo kadhaa ya kemikali, ikiwa ni pamoja na:

  • Titanate ya Barium (mara nyingi imechanganywa na titanate ya strontium ) huonyesha ferroelectricity , maana yake ni ya mitambo, umeme, na majibu ya joto yanaunganishwa na pia hutegemea historia. Ni sana kutumika katika electromechanical vya kupima , kauri capacitor , na kuhifadhi data vipengele. Hali ya mipaka ya nafaka inaweza kuunda athari za PTC katika vitu vya kupokanzwa .
  • Bismuth strontium calcium shaba oksidi , high-temperature superconductor
  • Boroni oxide hutumiwa katika silaha za mwili.
  • Nitridi ya boron inajenga uingilivu wa dioksidi na kaboni na inachukua aina za kimwili sawa: graphite -kama moja kutumika kama lubricant , na almasi -kama moja kutumika kama abrasive.
  • Matumba yanayotumiwa kwa bidhaa za ndani kama sahani na mugs.
  • Ferrite hutumiwa katika cores magnetic ya transfoma umeme na kumbukumbu ya msingi ya magnetic .
  • Kiongozi zirconate titanate (PZT) ilitengenezwa na Marekani Shirika la Viwango la mwaka 1954. PZT hutumika kama ultrasonic transducer , kama sifa zake piezoelectric kisichozidi sana wale wa Rochelle chumvi. [8]
  • Magnesium diboride ( Mg B 2 ) ni superconductor isiyo ya kawaida .
  • Porcelain hutumiwa kwa bidhaa mbalimbali za kaya na viwanda.
  • Sialon ( Oxynitride ya Aluminium ya Silicon ) ina nguvu nyingi; upinzani wa mshtuko wa joto, kemikali na upinzani wa kuvaa, na wiani mdogo. Keramik hizi hutumiwa katika utunzaji wa chuma usio na feri, pini za weld na sekta ya kemikali.
  • Silicon (sic) hutumika kama susceptor katika tanuu microwave, kawaida kutumika abrasive, na kama refractory nyenzo.
  • Sididi nitridi (Si 3 N 4 ) hutumiwa kama poda iliyosababishwa .
  • Steatite (silicates ya magnesiamu) hutumiwa kama insulator ya umeme .
  • Carbide ya Titanium Imetumika katika ngao za kuhamisha tena za kuingia na nafasi za kuona.
  • Oxydi ya uranium ( U O 2 ), kutumika kama mafuta katika reactors nyuklia .
  • Yttrium barium ya shaba oksidi (Y Ba 2 Cu 3 O 7-x ), mwingine superconductor ya juu ya joto.
  • Zinc oksidi ( Zn O), ambayo ni semiconductor , na kutumika katika ujenzi wa varistors .
  • Zirconiamu dioksidi (zirconia), ambayo kwa fomu safi huwa na mabadiliko mengi ya awamu kati ya joto la chumba na joto la kutengeneza vitendo, inaweza kuwa "kimimaridumu" katika aina mbalimbali. Ion conductivity yake ya oksijeni ya juu inapendekeza kwa matumizi ya seli za mafuta na sensorer za oksijeni za magari. Katika aina nyingine, miundo ya metastable inaweza kutoa mabadiliko ya kugusa kwa maombi ya mitambo; wengi wa kauri ya kisu hufanywa kwa nyenzo hii.
  • Zirconia iliyoimarishwa kikamilifu (PSZ) haipunguki zaidi kuliko keramik nyingine na hutumiwa kwa ajili ya zana za kutengeneza chuma, valves na liners, slurries za abrasive, visu za jikoni na kubeba chini ya kuvuta kali. [9]
Kisu cha jikoni na kamba ya kauri

Bidhaa za kauri

Kwa kutumia

Kwa urahisi, bidhaa za kauri kawaida hugawanywa katika aina nne kuu; hizi zinaonyeshwa hapa chini na mifano kadhaa:

  • Miundo, ikiwa ni pamoja na matofali , mabomba , matofali ya sakafu na paa
  • Refractories , kama vile joko linings, radiants gesi ya moto, chuma na kioo kufanya crucibles
  • Vipu vya rangi nyeupe, ikiwa ni pamoja na tableware , cookware, tiles ukuta, pottery bidhaa na bidhaa za usafi [10]
  • Kiufundi, pia inajulikana kama uhandisi, ya juu, maalum, na keramik nzuri. Vitu vile ni pamoja na:
    • gesi burner nozzles
    • ulinzi wa ballistic , silaha za gari
    • nyuklia mafuta pellets ya uranium
    • implants biomedical
    • mipako ya ndege injini turbine vile
    • disk kauri ya akaumega
    • misuli ya pua ya pua
    • kuzaa (mitambo)
    • tiles kutumika katika mpango wa Space Shuttle

Keramik iliyofanywa na udongo

Mara kwa mara, malighafi ya kauri za kisasa hazijumuisha udongo. [11] Wale wanaofanya huchaguliwa kama ifuatavyo:

  • Ya udongo , alifukuzwa kwa joto la chini kuliko aina nyingine
  • Stoneware , vitreous au nusu-vitreous
  • Porcelain , ambayo ina maudhui ya juu ya kaolin
  • Mfupa wa China

Uainishaji wa keramik

Keramik inaweza pia kuhesabiwa katika makundi matatu tofauti ya vifaa:

  • Oxides : alumina , beryllia , ceria , zirconia
  • Nonoxides: CARBIDE , boride , nitride , silicide
  • Vifaa vya utungaji : chembe kraftigare, fiber kraftigare , mchanganyiko wa oksidi na nonoxides.

Kila moja ya madarasa haya yanaweza kuendeleza mali za kipekee kwa sababu keramik huwa ni fuwele.

Maombi

  • Kani ya kisu: kamba la kisu cha kauri kitakaa mkali kwa muda mrefu zaidi kuliko ile ya kisu cha chuma, ingawa ni brittle zaidi na inaweza kuvuta kutoka kwenye kuanguka kwenye uso mgumu.
  • Disks za kaboni za kauri za kuvunja kwa magari zinakabiliwa na kuvunja kwenye joto la juu.
  • Vipande vyema vilivyotengenezwa vya kauri na chuma vimeundwa kwa ajili ya magari ya mapigano ya kisasa ya kisasa kwa sababu hutoa upinzani bora kupenya dhidi ya mashtaka yaliyosimama (kama vile mzunguko wa HEAT ) na pembejeo za nishati ya kinetic .
  • Keramik kama vile alumini na carbide ya boroni imetumika katika vests vya silaha za kupigana na silaha za kupiga moto moto wa bunduki kubwa . Sahani hizo hujulikana kama kuingiza silaha ndogo za kinga , au SAPI. Nyenzo Sawa inatumika kulinda cockpits ya baadhi ya ndege ya kijeshi, kwa sababu ya uzito wa chini ya nyenzo.
  • Keramik inaweza kutumika badala ya chuma kwa fani za mpira . Ugumu wao wa juu unamaanisha kuwa hawawezi kuvaa na mara nyingi hudumu mara tatu ya maisha ya sehemu ya chuma. Pia husababisha chini chini ya mzigo, maana ya kuwa na wasiliana chini na kuta za uhifadhi wa kuzaa na zinaweza kuongezeka kwa kasi. Katika maombi ya kasi sana, joto kutokana na msuguano wakati wa kuunganisha kunaweza kusababisha matatizo ya fani za chuma, ambazo zinapungua kwa matumizi ya keramik. Keramik pia ni zaidi ya sugu ya kemikali na inaweza kutumika katika mazingira ya mvua ambapo fani za chuma ingekuwa kutu. Katika hali nyingine, mali zao za kuimarisha umeme zinaweza kuwa na thamani katika kubeba. Vikwazo viwili kwa fani za kauri ni gharama kubwa sana na kuathirika kuharibika chini ya mizigo ya mshtuko.
  • Katika miaka ya 1980, Toyota alitathmini uzalishaji wa injini ya adiabatic kwa kutumia vipengele vya kauri katika eneo la gesi la moto. Keramik ingeweza kuruhusu joto la zaidi ya 3000 ° F (1650 ° C). Faida inayotarajiwa ingekuwa nyenzo nyepesi na mfumo mdogo wa baridi (au hakuna haja ya moja), na kusababisha kupunguza uzito mkubwa. Kuongezeka kwa matarajio ya ufanisi wa mafuta ya injini (unasababishwa na joto la juu, kama inavyoonyeshwa na Theorem ya Carnot ) haikuweza kuthibitishwa kwa majaribio; iligundua kwamba uhamisho wa joto kwenye kuta za silinda za kauri zilikuwa kubwa zaidi kuliko uhamisho wa ukuta wa chuma wa baridi kama filamu ya gesi baridi juu ya uso wa chuma inafanya kazi kama insulator ya mafuta . Kwa hiyo, pamoja na mali hizi zote zinazofaa, injini hizo hazifanikiwa katika uzalishaji kwa sababu ya gharama za vipengele vya kauri na faida ndogo. Ukosefu mdogo katika nyenzo za kauri na ugumu wake usio na fracture husababisha nyufa, ambayo inaweza kusababisha kushindwa kwa vifaa vya hatari.) Injini hizo zinawezekana katika mazingira ya maabara, lakini uzalishaji wa wingi hauwezekani na teknolojia ya sasa. [ citation inahitajika ]
  • Kazi inafanyika katika kuendeleza sehemu za kauri za injini za turbine za gesi . Hivi sasa, hata vile vilivyotengenezwa na aloi ya juu ya chuma kutumika katika sehemu ya moto ya injini zinahitaji baridi na uangalizi wa makini wa joto. Mitambo ya turbine iliyofanywa kwa keramik inaweza kufanya kazi kwa ufanisi zaidi, kutoa ndege kubwa zaidi na kulipa malipo kwa kiasi kikubwa cha mafuta.
  • Mafanikio ya hivi karibuni yamefanywa kwa keramik ambayo ni pamoja na bioceramics, kama vile implants ya meno na mifupa ya synthetic. Hydroxyapatite , sehemu ya asili ya madini ya mfupa, imefanywa synthetically kutoka kwa idadi ya vyanzo vya kibiolojia na kemikali na inaweza kuundwa katika vifaa vya kauri. Implants za Orthopedic zimevaliwa na vifaa hivi kwa urahisi kwa mifupa na tishu nyingine katika mwili bila kukataa au athari za uchochezi hivyo ni muhimu kwa utoaji wa gene na scaffolds ya uhandisi wa tishu . Keramikiti nyingi za hidroxyapatiti ni za ukali sana na hazipo nguvu za mitambo, na zinatumika kwa nguo za mifupa za mifupa ili kusaidia katika kutengeneza dhamana ya mfupa au mfupa wa mfupa. Pia hutumiwa kama kujaza kwa visu za plastiki za mifupa ili kusaidia kupunguza ubimbaji na kuongeza ngozi ya vifaa hivi vya plastiki. Kazi inafanywa ili kuunda vifaa vya kauri vyenye nguvu vya kitovu vya hydroxyapatite vyenye nguvu, vyenye nanocrystalline kwa ajili ya vifaa vya kubeba uzito wa mifupa, badala ya vifaa vya chuma vya kigeni na plastiki ya mifupa kwa maandishi, lakini kwa kawaida hutokea, madini ya mfupa. Hatimaye, vifaa hivi vya kauri vinaweza kutumika kama nafasi za mfupa au kuingizwa kwa collagens za protini, mifupa ya synthetic.
  • Vifaa vya kauri vyenye kudumu vyenye kauri vilivyo na matumizi mengi kama vile mafuta ya nishati ya nyuklia kwa kuchoma Pu zaidi na vyanzo vya kemikali vya inert ya alradi ya alpha kwa ajili ya umeme wa magari yasiyo ya kawaida au kuzalisha umeme kwa vifaa vya microelectronic. Wote kutumia na ovyo ya actinides radioactive zinahitaji immobilisation yao katika nyenzo ya muda mrefu mwenyeji. Vipungu vya nyuklia vilivyoishi kwa muda mrefu kama vile actinides ni immobilized kwa kutumia vifaa vya kioo vya muda mrefu vya kificho kulingana na kauri za polycrystalline na fuwele kubwa kubwa. [12]
  • Kazi ya juu ya teknolojia hutumiwa katika kutazama kwa kuzalisha kesi za kuangalia. Vifaa vina thamaniwa na watengenezaji wa uzito kwa uzito wake, upinzani wa kutosha, kudumu na kugusa laini. IWC ni moja ya bidhaa ambazo zilianzisha matumizi ya kauri katika kuangalia. [13]

Keramik katika archeolojia

Artifacts ya keramik ina jukumu muhimu katika archeolojia kwa kuelewa utamaduni, teknolojia na tabia ya watu wa zamani. Wao ni miongoni mwa vitu vya kawaida vinavyopatikana kwenye tovuti ya archaeological, kwa ujumla kwa namna ya vipande vidogo vya ufinyanzi uliovunjwa huitwa matajiri . Usindikaji wa sherds zilizokusanywa inaweza kuwa sawa na aina mbili kuu za uchambuzi: kiufundi na jadi.

Uchunguzi wa jadi unahusisha kutengeneza mabaki ya kauri, vipande na vipande vikubwa katika aina maalum kulingana na style, muundo, utengenezaji na morpholojia. Kwa kuunda aina hizi inawezekana kutofautisha kati ya mitindo tofauti ya utamaduni, madhumuni ya hali ya kauri na teknolojia ya watu kati ya maamuzi mengine. Kwa kuongeza, kwa kuangalia mabadiliko ya keramik kwa kipindi cha muda inawezekana kutenganisha (sate) keramik katika makundi tofauti ya uchunguzi (assemblages). Ulinganisho wa mabaki ya kauri na assemblages ya dated inayojulikana inaruhusu mgawanyiko wa vipande hivi. [14]

Mbinu ya kiufundi ya uchambuzi wa keramic inahusisha uchunguzi bora wa utungaji wa mabaki ya kauri na matajiri kuamua chanzo cha nyenzo na kwa njia hii tovuti inawezekana ya viwanda. Vigezo muhimu ni muundo wa udongo na hasira inayotumiwa katika utengenezaji wa makala chini ya kujifunza: hasira ni nyenzo iliyoongezwa kwa udongo wakati wa hatua ya kwanza ya uzalishaji, na hutumiwa kusaidia mchakato wa kukausha baadae. Aina ya hasira ni pamoja na vipande vya kanda, vipande vya granite na vipande vya sherd vya ardhi vinavyoitwa 'grog'. Temper ni kawaida kutambuliwa na uchunguzi microscopic ya nyenzo ya hasira. Kitambulisho cha ubaya hutegemea mchakato wa kukata kauri, na kuipa rangi kwa kutumia alama ya udongo wa Munsell. Kwa kuzingatia nyimbo za udongo na hasira, na kupata eneo ambalo wote wawili wanajulikana kutokea, kazi ya chanzo cha nyenzo inaweza kufanywa. Kutoka kwa kazi ya chanzo cha uchunguzi zaidi wa maandishi inaweza kufanywa kwenye tovuti ya utengenezaji.

Angalia pia

  • Kemia ya keramik
  • Uhandisi wa kauri
  • Nakala ya nanamaric
  • Composite ya tumbo ya keramik
  • Sanaa ya kauri

Marejeleo

  1. ^ Black, J. T.; Kohser, R. A. (2012). DeGarmo's materials and processes in manufacturing . Wiley. p. 226. ISBN 978-0-470-92467-9 .
  2. ^ Carter, C. B.; Norton, M. G. (2007). Ceramic materials: Science and engineering . Springer. pp. 3 & 4. ISBN 978-0-387-46271-4 .
  3. ^ Carter, C. B.; Norton, M. G. (2007). Ceramic materials: Science and engineering . Springer. pp. 20 & 21. ISBN 978-0-387-46271-4 .
  4. ^ κεραμικός , Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon , on Perseus Digital Library
  5. ^ κέραμος , Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon , on Perseus Digital Library
  6. ^ Palaeolexicon , Word study tool of ancient languages
  7. ^ "ceramic" . Oxford English Dictionary (3rd ed.). Oxford University Press . September 2005. (Subscription or UK public library membership required.)
  8. ^ Wachtman, John B., Jr. (ed.) (1999) Ceramic Innovations in the 20th century , The American Ceramic Society. ISBN 978-1-57498-093-6 .
  9. ^ Garvie, R. C.; Hannink, R. H.; Pascoe, R. T. (1975). "Ceramic steel?". Nature . 258 (5537): 703–704. Bibcode : 1975Natur.258..703G . doi : 10.1038/258703a0 .
  10. ^ "Whiteware Pottery" . Encyclopædia Britannica . Retrieved 30 June 2015 .
  11. ^ Geiger, Greg. Introduction To Ceramics , American Ceramic Society
  12. ^ B.E. Burakov, M.I Ojovan, W.E. Lee. Crystalline Materials for Actinide Immobilisation, Imperial College Press, London, 198 pp. (2010). http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/p652 .
  13. ^ "Watch Case Materials Explained: Ceramic | aBlogtoWatch" . aBlogtoWatch . 18 April 2012.
  14. ^ Mississippi Valley Archaeological Center, Ceramic Analysis Archived June 3, 2012, at the Wayback Machine ., Retrieved 04-11-12

Kusoma zaidi

Viungo vya nje