0.1MgSiO3, and then melted again at 1500oC for 3 h. Pure glass
frits were obtained by quenching of melts into distilled water.
These glass frits were re-milled for 24 h and pressed into
pellets isostatically under a pressure of 147MPa. These pellets
were heat-treated from 750oC to 950oC for 5 h in air.
The densities of the heat-treated specimens were measured
by the Archimedes method. The differential thermal analysis
(DTA) curve was obtained by a simultaneous thermal analyzer-
mass spectrometer (STA 409PC-QMS 403C, NETZSCH,
Germany) at different heating rates (5-20oC/min). Fourier
transform infrared spectroscopy (FT-IR, FT/IR-430, JASCO,
Japan) and powder X-ray diffraction analysis (XRD, D/Max-
2500V/PC, RIGAKU, Japan) were used to evaluate the crystallization
behaviors of the glass samples, the network structures
and crystalline phases of glass-ceramics.
The degree of crystallization of the heat-treated specimens
was obtained by the combined Rietveld and reference intensity
ratio (RIR) methods.2,3) A 10 wt% sample of α-Al2O3 (annealed
at 1500oC for 1 day to increase the crystallinity to 100 wt%)
was added to all specimens as an internal standard.3) Rietveld
refinements of the XRD patterns were performed using the
Full-Prof program.4) The initial structure models for CaMgSi2O6
and α-Al2O3 compounds were taken from the previous reports.5,6)
The degree of crystallization (α) of the specimens in relationα = (Wc/Wstd) × (Wstd/W) (1)
where W, Wc, and Wstd are the weights of the specimens, the
crystalline component, and the internal standard, respectively.
The value of Wc/Wstd was calculated by Rietveld quantitative
analysis under the condition of Wc +Wstd = 1, and Wstd/W was
obtained by measuring the weights of the specimens and
the internal standard.2)
The thermal properties (thermal conductivity, thermal
diffusivity, and specific heat capacity) were measured by a
laser flash apparatus (LFA 457, NETZSCH, Germany). The
temperature dependence of the thermal conductivity was
measured in the temperature range from 25oC to 1000 α = (WC در / Wstd) × (Wstd / W) (1)
که در آن W، WC، و Wstd وزن نمونه ها،
جزء بلورین و استاندارد داخلی، بود.
ارزش WC / Wstd توسط Rietveld کمی محاسبه شد
تجزیه و تحلیل تحت شرایط WC + Wstd = 1، و Wstd / W
به دست آمده از طریق اندازه گیری وزن نمونه ها و
standard.2 داخلی)
خواص حرارتی (هدایت حرارتی، حرارتی
نفوذ و ظرفیت گرمایی ویژه) اندازه گیری شد
دستگاه لیزر فلش (LFA 457، NETZSCH، آلمان).
وابستگی به دما از هدایت حرارتی
اندازه گیری در دمای 25oC به 100oC
  و سپس دوباره به مدت 3 ساعت در 1500oC     ذوب شده است. شیشه خالص
frits شد خاموشی از ذوب به داخل آب مقطر به دست آمده است.
این frits شیشه ای به مدت 24 ساعت دوباره آسیاب شدند و فشرده شده
گلوله is  ostatically تحت فشار 147MPa. این گلوله
شد حرارت قرار می گیرند از 750oC به 950oC به مدت 5 ساعت در هوا است.
چگالی نمونه ها تحت درمان با گرما اندازه گیری شد
روش ارشمیدس. تجزیه و تحلیل حرارتی دیفرانسیل
(DTA) منحنی حرارتی به طور همزمان به دست آمده بود و تجزیه و تحلیل
طیف سنج جرم (STA 409PC-QMS 403C، NETZSCH
آلمان) در نرخ حرارت های مختلف (5-20oC/min). فوریه
تبدیل طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR، FT/IR-430، JASCO
ژاپن) و پودر X-تجزیه و تحلیل اشعه (XRD، D/Max-
2500V/PC، RIGAKU، ژاپن) برای ارزیابی تبلور مورد استفاده قرار گرفت
رفتار نمونه های شیشه ای، سازه های شبکه
فاز بلوری و شیشه سرامیک.
درجه تبلور از نمونه ها با گرما فراوری شده
توسط Rietveld ترکیب و شدت مرجع به دست آمده
نسبت (RIR) methods.2، 3) 10 وزن نمونه درصد از α-Al2O3 به (حرارت دادن
در 1500oC برای 1 روز به افزایش بلورینگی تا 100 درصد وزنی)
به عنوان standard.3 داخلی به تمام نمونه اضافه شده) Rietveld
اصلاح الگوی XRD انجام شد.
کامل پروفسور program.4) مدل ساختار اولیه برای CaMgSi2O6
و α-Al2O3 به ترکیبات از و قبلی reports.5، 6 گرفته شد)
درجه تبلور (α) از نمونه ها در relationα = (WC / Wstd) × (Wstd / W) (1)
که در آن W، WC، Wstd را به وزن نمونه ها،
جزء بلورین و استاندارد داخلی، بود.
ارزش WC / Wstd توسط Rietveld کمی محاسبه شد
تجزیه و تحلیل تحت شرایط WC + Wstd = 1، و Wstd / W
به دست آمده از طریق اندازه گیری وزن نمونه ها و
standard.2 داخلی)
خواص حرارتی (هدایت حرارتی، حرارتی
نفوذ و ظرفیت گرمایی ویژه) اندازه گیری شد
دستگاه لیزر فلش (LFA 457، NETZSCH، آلمان).
وابستگی به دما از هدایت حرارتی
اندازه گیری در دمای 25oC به 100oC
از معادله به استاندارد داخلی مورد بررسی قرار گرفت. (1
s
 

 of heat-treatment conditions. A number of techniques have been employed for the determination of the crystalline phase of glass-ceramics. The most commonly used methods are microscopy, chemical separation, density measurements, and X-ray diffraction.1) The main disadvantage of microscopy is that it is time-consuming. Also, chemical separation and density methods have drawbacks such as small differences of solubility or density between the crystalline phase and the residual glass. Therefore, the degree of crystallization should be evaluated from the XRD patterns using a combination of Rietveld and reference intensity ratio (RIR) methods.2,3) In this study, the effects of crystallization behavior on the thermal properties of 0.9CaMgSi2O6-0.1MgSiO3 glass-ceramics were investigated as a function of heat-treatment conditions. The crystallization behavior, such as degree of crystallization in glass-ceramics, was determined by a combined Rietveld-RIR procedure. The temperature coefficient of thermal conductivity (TCk) was also discussed for practical application to LED multilayer devicesHigh-purity oxide powders of CaCO3 (99%, High Purity Chemicals, Japan), MgCO3 (99.9%, High Purity Chemicals, Japan), and SiO2 (99.9%, High Purity Chemicals, Japan) were used as starting powders. The powders were separately prepared according to the desired compositions of CaMgSi2O6 and MgSiO3, and grounded with ZrO2 balls for 24 h in ethanol. The mixed powders were melted in a platinum crucible at 1500oC for 3 h and quenched into distilled water. The cullets were pulverized  nd mixed according to the desiredformula of 0.9CaMgSi2O6

شرایط عملیات حرارتی.
تعدادی از تکنیک های به کار شده اند برای تعیین
فاز بلوری و شیشه ای، سرامیک است.ترین
معمولا با استفاده از روش میکروسکوپ، جداسازی شیمیایی،
اندازه گیری چگالی، و اشعه X-diffraction.1) اصلی
ضرر از میکروسکوپ آن است که وقت گیر است. همچنین،
شیمیایی جداسازی و چگالی روش دارای اشکالاتی
از جمله تفاوت های کوچکی از حلالیت یا چگالی بین
فاز کریستالی و شیشه ای باقی مانده است. بنابراین، درجه
ارتباط از نوع تبلور باید از الگوهای XRD مورد ارزیابی قرار
با استفاده از ترکیبی از Rietveld و نسبت شدت مرجع
(RIR) methods.2، 3)
در این مطالعه، اثرات رفتار تبلور در
خواص حرارتی از 0.9CaMgSi2O6، 0.1MgSiO3 سرامیک شیشه ای
به عنوان تابعی از شرایط عملیات حرارتی بررسی قرار گرفت.
رفتار تبلور، از جمله درجه تبلور
در شیشه سرامیک، ترکیبی Rietveld-RIR تعیین شد
روش. درجه حرارت ضریب هدایت حرارتی
(TCK) نیز برای برنامه های عملی به LED مورد بحث قرار گرفت

پودر اکسید با درجه خلوص بالا از CaCO3 (99٪، درجه خلوص بالا مواد شیمیایی، ژاپن)، MgCO3 (99.9٪، مواد شیمیایی درجه خلوص بالا، ژاپن) و SiO2 (99.9٪، مواد شیمیایی درجه خلوص بالا، ژاپن) استفاده می شود به عنوان شروع پودر. پودر به طور جداگانه تهیه شد با توجه به ترکیب مورد نظر را از CaMgSi2O6 و MgSiO3، و با ZrO2 توپ به مدت 24 ساعت در اتانول مبتنی بر.مخلوط پودر شد در بوته پلاتین در 1500oC برای 3 ساعت و ذوب و به آب مقطر فرو نشستن.cullets ساییده شد و با توجه به فرمول مورد نظر را از 0.9CaMgSi2O6 مخلوط .شرایط عملیات حرارتی. تعدادی از تکنیک های به کار شده اند برای تعیین فاز بلوری و شیشه ای، سرامیک است.ترین معمولا با استفاده از روش میکروسکوپ، جداسازی شیمیایی، اندازه گیری چگالی، و اشعه X-diffraction.1) اصلی ضرر از میکروسکوپ آن است که وقت گیر است. همچنین، شیمیایی جداسازی و چگالی روش دارای اشکالاتی از جمله تفاوت های کوچکی از حلالیت یا چگالی بین فاز کریستالی و شیشه ای باقی مانده است. بنابراین، درجه ارتباط از نوع تبلور باید از الگوهای XRD مورد ارزیابی قرار با استفاده از ترکیبی از Rietveld و نسبت شدت مرجع (RIR) methods.2، 3) در این مطالعه، اثرات رفتار تبلور در خواص حرارتی از 0.9CaMgSi2O6، 0.1MgSiO3 سرامیک شیشه ای به عنوان تابعی از شرایط عملیات حرارتی بررسی قرار گرفت. رفتار تبلور، از جمله درجه تبلور در شیشه سرامیک، ترکیبی Rietveld-RIR تعیین شد روش. درجه حرارت ضریب هدایت حرارتی (TCK) نیز برای برنامه های عملی به LED مورد بحث قرار گرفت دستگاه های چند.شرایط عملیات حرارتی.

شرایط عملیات حرارتی.
تعدادی از تکنیک های به کار شده اند برای تعیین
فاز بلوری و شیشه ای، سرامیک است.ترین
معمولا با استفاده از روش میکروسکوپ، جداسازی شیمیایی،
اندازه گیری چگالی، و اشعه X-diffraction.1) اصلی
ضرر از میکروسکوپ آن است که وقت گیر است. همچنین،
شیمیایی جداسازی و چگالی روش دارای اشکالاتی
از جمله تفاوت های کوچکی از حلالیت یا چگالی بین
فاز کریستالی و شیشه ای باقی مانده است. بنابراین، درجه
ارتباط از نوع تبلور باید از الگوهای XRD مورد ارزیابی قرار
با استفاده از ترکیبی از Rietveld و نسبت شدت مرجع
(RIR) methods.2، 3)
در این مطالعه، اثرات رفتار تبلور در
خواص حرارتی از 0.9CaMgSi2O6، 0.1MgSiO3 سرامیک شیشه ای
به عنوان تابعی از شرایط عملیات حرارتی بررسی قرار گرفت.
رفتار تبلور، از جمله درجه تبلور
در شیشه سرامیک، ترکیبی Rietveld-RIR تعیین شد
روش. درجه حرارت ضریب هدایت حرارتی
(TCK) نیز برای برنامه های عملی به LED مورد بحث قرار گرفت

   

 glass-ceramics are fine-grained polycrystalline materials
obtained from a parent glass by controlled crystallization.
The glass-ceramics of the CaO-MgO-SiO2 system have been
extensively investigated for industrial applications because
they are common and inexpensive materials. Also, these
materials present good chemical resistance, high mechanical
properties, and a wide range of crystalline phases that result
from the surface devitrification of single-step temperature
treatment. Among the crystalline phases, diopside (CaMgSi2O6)
and enstatite (MgSiO3) phases are usually generated.
For multilayer packages applicable to lighting-emitting diodes
(LED) with high-power, the diopside-enstatite system could
be used due to its relatively low heat-treatment temperature
and high thermal conductivity, which could make this material
applicable in the process of co-firing with low-melting point
electrodes (Ag = 960oC, Cu = 1050oC) and to obtain fast heat
dissipations in LED chips.
In our preliminary experiment, the diopside-enstatite system
of 0.9CaMgSi2O6-0.1MgSiO3 glass-ceramics heat-treated at
800oC for 5 h had thermal properties that were better than
those of the other compositions of the CaMgSi2O6-MgSiO3
system. Since the thermal properties of the glass-ceramics
were found to change with heat-treatment temperature due
to changes of crystallization, the dependence of the thermal
properties on the degree of crystallization of 0.9CaMgSi2O6-
0.1MgSiO3 glass-ceramics should be investigated as a function                                                   شیشه ,سرامیک، مواد ریز دانه چندبلوری
از شیشه ای پدر و مادر توسط تبلور کنترل شده به دست آمده است.
شیشه سرامیک از سیستم کائو-MgO در-SiO2 بوده است
گسترده ای برای کاربردهای صنعتی به دلیل بررسی
مواد مشترک و ارزان هستند. همچنین، این
مواد در حال حاضر مقاومت در برابر مواد شیمیایی، مکانیکی بالا
خواص، و طیف گسترده ای از فازهای بلوری که در نتیجه
به از devitrification سطح دمای تک مرحله ای
درمان است. در بین فازهای بلورین، diopside (CaMgSi2O6)
و) فاز enstatite (MgSiO3 در معمولا تولید می شود.
برای بسته های چند قابل انطباق با روشنایی و دیودهای ساطع
(LED) با قدرت بالا، سیستم diopside-enstatite
مورد استفاده قرار گیرد با توجه به نسبتا کم عملیات حرارتی، دمای آن
و هدایت حرارتی بالا، که می تواند این مواد را
در روند همکاری شلیک با نقطه ذوب پایین
الکترود (نقره = 960oC، مس = 1050oC) و برای به دست آوردن گرما سریع
dissipations در تراشه های LED.
در آزمایش اولیه، سیستم diopside-enstatite
0.9CaMgSi2O6-0.1MgSiO3 شیشه سرامیک حرارت قرار می گیرند در
800oC برای 5 خواص ساعت و حرارتی بود که بهتر از
کسانی که از ترکیب دیگر CaMgSi2O6-MgSiO3 می
سیستم. از آنجا که خواص حرارتی شیشه و سرامیک
با عملیات حرارتی دمای پایین به دلیل تغییر یافت شد
تغییر تبلور، وابستگی حرارتی
خواص در درجه تبلور 0.9CaMgSi2O6،
0.1MgSiO3 شیشه، سرامیک باید به عنوان یک تابع مورد بررسی قرار   

  جامع عناصر دارای انطباق خمش افزایش در مقایسه با صفحات فله. ترک محدود به تعداد کمی از عناصر را، به طوری که بسیاری از عناصر دست نخورده باقی می ماند و قابل استفاده مجدد هستند. اعتبار: T. Krause و همکاران، خروج. مهندس مادر .


برای بسیاری از برنامه های کاربردی با درجه حرارت بالا، سرامیک ضروری است. بدون مهندسی مواد دیگر را چنین سختی بالا، استحکام، سختی و دوام در بسته است. مشکل عمده در استفاده از مواد سرامیکی سختی نسبتا پایین شکست خود است. مواد سرامیکی به طور کلی در معرض تنش های کششی و بارگذاری تاثیر است. ترک ها با سرعت بالا، که منجر به شکست ناگهانی از اجزای سرامیکی انتشار.

استفاده از تقسیم، به جای یکپارچه، ساختار، یک راه مناسب برای مقابله با این چقرمگی کم می باشد. ترک هایی که رخ می دهد در یک قطعه واحد محدود باقی می ماند. بخش می تواند همراه مرحله پلت چسبان، کلید، و اتصال دهنده ها و یا به موجب هندسه خاص و ترتیب بخش برگزار می شود.

گروهی از محققان از دانشگاه برمن، آلمان، مرکز هوافضا آلمان و دانشگاه موناش در کلیتون، استرالیا، اتصال به نیروی مناسب از اجزای گسسته سرامیکی با استفاده از سطوح هندسی هم پیوسته مطالعه قرار گرفت. این سطوح دارای از یک سو مقعر و از سوی دیگر محدب مونتاژ اجازه توپولوژی از ساختار که در آن هر عنصر فرد kinematically در همسایگان خود قفل شده است.

محققان عناصر توسط ژل توقف مایع سرامیک، که قادر به نزدیک یک شکل خالص و انقباض کم تولید می شود. ژل یخ شامل انجماد سریع مایع پراکنده کلوئیدی شامل ذرات سرامیکی و پس از آن خشک کردن و پخت. این روش مقرون به صرفه و امکانات زیادی برای کنترل تولید قطعات سرامیکی را ارائه می دهد.

برای مقایسه، گروه صفحات جامد از همان مواد سرامیکی در همان حالت بارگذاری را آزمایش کردند. در طول بارگذاری می شوند، سطوح مسطح در درون ساختار قفل از دست دادن ارتباط با همسایگان خود دارند. اما از یک سو مقعر و از سوی دیگر محدب سطوح در تماس باقی می ماند. ترک در بلوک های منحصر به فرد ترجمه شده است. همانطور که در هیچ مرحله پلت چسبان متصل بلوک های تشکیل دهنده، ضعیف ترین اصل لینک به ساختار قفل به طور کامل اعمال نمی شود. بنابراین، این سازه برای تغییر شکل های بزرگ اجازه می دهد و متحمل به عناصر گم شده و یا از بین می روند.

با این حال، صفحه جامد می تواند تغییر شکل فراتر از نقطه حداکثر بار تحمل نیست، آنهایی که تقسیم قادر به حفظ تمامیت ساختاری خود و اقامت دگردیس و فراتر از نقطه حداکثر بار بودند. مجامع از عناصر قفل سرامیک می تواند انحراف خمشی مقاومت در برابر به ده برابر از آن صفحه جامد از مواد مشابه می تواند حفظ.

یک مقاله در این کار، "خواص مکانیکی ساختار topologically های همپیوند با عناصر تولید شده توسط ژل یخ مایع سرامیک،" به نظر می رسد در مهندسی مواد پیشرفته (DOI: 10.1002/adem.201100244)

(مارتین Grolms می نویسد برای MaterialsViews.com)

متن اصلی به زبان انگلیسی  Assemblies of such elements possess an increased bending compliance compared to bulk plates. Cracks are confined to a few elements, so that most of the elements stay intact and are reusable. Credit: T. Krause et al.; Adv. Eng. Mater.


For many high-temperature applications, ceramics are indispensable. No other engineering materials offer such high stiffness, strength, hardness and durability in the same package. The major difficulty in applying ceramic materials is their relatively low fracture toughness. Ceramic materials are generally vulnerable to tensile stresses and impact loading. Cracks propagate with high speed, which leads to sudden failure of ceramic components.

The use of segmented, rather than monolithic, structures is an appropriate way to cope with this low fracture toughness. Cracks that do occur remain confined within a single segment. The segments can be held together by a binder phase, keys, and connectors or by virtue of special geometry and arrangement of the segments.

A group of researchers from the University of Bremen, Germany, the German Aerospace Center and the Monash University in Clayton, Australia, studied the force-fit connection of discrete ceramic components by means of geometrically interlocking surfaces. These surfaces possess a concavo-convex topology permitting assembly of structures in which each individual element is kinematically locked by its neighbors.

The researchers produced the elements by freeze gelation of ceramic slurries, which enable a near net shape and a low shrinkage. The freeze gelation process involves rapid freezing of colloidal dispersed slurries containing ceramic particles and subsequent drying and sintering. This method is cost-effective and offers many possibilities to control the production of ceramic parts.

For comparison, the group tested solid plates of the same ceramic material in the same loading mode. During loading, the planar surfaces within the interlocked structure lose contact to their neighbors. But the concavo-convex surfaces remain in contact. Cracks are localized within individual blocks. As no binder phase connects the constituent blocks, the weakest link principle does not fully apply to an interlocked structure. Thus, these structures allow for large deformations and are tolerant to missing or destroyed elements.

However, the solid plate could not withstand deformation beyond the point of maximum load, the segmented ones were able to maintain their structural integrity and stay deformable well beyond the point of maximum load. The assemblies of interlocked ceramic elements can withstand flexural deflections up to a ten-fold of those the solid plate from the same material can sustain.

A paper on this work, “Mechanical properties of topologically interlocked structures with elements produced by freeze gelation of ceramic slurries,” appears in Advanced Engineering Materials (doi:10.1002/adem.201100244)

(Martin Grolms writes for MaterialsViews.com)

کاشی و سرامیک ارزان، پرفروش های بازار ایران

در شرایطی که بازار جهانی کاشی و سرامیک سالانه بیش از چهار میلیارد دلار گردش مالی دارد، سال گذشته تنها حدود 11 میلیون دلار از این محصولات از ایران به کشورهای مختلف صادر شد.

تولیدکنندگان کاشی و سرامیک هم اکنون به مشکل افزایش تولید بیش از نیاز بازار برخورد کرده اند. پراکنده کاری در این صنعت موجب شده بازار داخلی با اشباع و بازار خارجی نیز در قبضه تولیدات ارزان قیمت مالزی، چین، تایلند یا ترکیه قرار گیرد. در حالی که میزان تولید کاشی و سرامیک از 5/6 میلیون متر مربع در سال 1357 هم اکنون به حدود 190 میلیون متر مربع افزایش یافته است، اما کارخانجات تولیدکننده به علت نبود بازارهای صادراتی با مازاد تولید مواجه هستند و انبارها پر از تولیدات بدون مشتری است.

در عین حال با وجود بازارهای مناسب در اطراف ایران، میزان صادرات کاشی و سرامیک در سال گذشته تنها سه درصد کل تولید بوده است. در حالی که صنعت کاشی و سرامیک ترکیه که فعالیت تولید خود را در این بخش همزمان با ایران آغاز کرده، هم اکنون 320 میلیون متر مربع کاشی و سرامیک تولید می کند و تولیدکنندگان این کشور هیچ گونه مشکلی برای فروش تولیدات خود در بازارهای اطراف ندارند. رئیس اتحادیه کاشی ساز و کاشی فروش تهران با اشاره به اینکه رکورد ساخت وساز، صنعت کاشی و سرامیک داخلی را نیز متأثر کرده است، افزود کاهش ساخت و ساز طی دو سال اخیر بسیاری از صنایع مرتبط از جمله کاشی و سرامیک را نیز تحت تأثیر قرار داده است. مصطفی گودرزی، با بیان اینکه در این شرایط قیمت برخی از مواد اولیه نیز افزایش یافته و تولیدکنندگان مجبورند با مواد اولیه گران، کالایی را تولید کنند که به دلیل کاهش تقاضا و رقابت بالا در فروش آن دچار محدودیت هستند، خاطر نشان کرد در این وضعیت تولید کنندگان مجبور شده اند برای جبران وضعیت بازار داخل، حضور در بازارهای صادراتی را بیش از پیش مدنظر قرار دهند. وی ادامه داد در حال حاضر بهترین بازار کاشی و سرامیک صادراتی ایران کشور عراق است که ساخت و ساز نیز در آن رونق بالایی دارد. اگرچه تقاضای داخلی کاشی و سرامیک کاهش یافته اما تولید کنندگان برای پایین نگه داشتن قیمت تمام شده مجبور به حفظ سقف تولید قبلی خود هستند. گودرزی تصریح کرد: اگر دولت بتواند با پرداخت تسهیلات بیشتر به انبوه سازان مسکن و به ویژه پرداخت تسهیلات خرید، تقاضای بازار مسکن را افزایش دهد، صنایع وابسته نیز از رکورد خارج خواهند شد.

مشکل فروش تولیدکنندگان در حالی است که طی پنج ماه منتهی به پایان مرداد امسال، بالغ بر 76 میلیون و 125 هزار متر مربع کاشی و سرامیک در کشور تولید شده است. بنا بر اعلام دفتر صنایع معدنی وزارت صنایع و معادن، تولید کاشی و سرامیک در مدت یاد شده در مقایسه با مدت مشابه سال قبل حدود 7/4 درصد رشد داشته است. بر اساس این گزارش همچنین در پنج ماه نخست امسال، مجموع تولید ظروف شیشه ای 160 هزار تن، چینی بهداشتی 31 هزار و 500 تن، ظروف چینی 16 هزار و 300 تن و شیشه جام 313 هزار تن بوده است.

از سوی دیگر، با استناد به آمار ارائه شده در سایت انجمن کاشی و سرامیک در سال های 1980 تا 2007 مصرف جهانی سرامیک از متوسط رشد 6/4 درصدی و مصرف ایران از رشد 45/14 درصدی برخوردار بوده است. این در حالیست که با در نظر گرفتن وضعیت موجود پیش بینی می شود تا سال 2012 مصرف جهانی این محصول از متوسط رشد 4/7 درصدی و مصرف ایران از رشد 8/12 درصدی برخوردار شود.

منبع: www.sarmayeh.net

 

وضعيت صنعت سراميك ايران

 

 

جايگاه صنعت سراميک

پيشرفت صنعت سراميک در جهان کنوني و گسترش آن در تمامي شئونات زندگي ماشيني، اعم از مصارف خانگي و مصارف صنعتي به گونه‌اي اعجاب‌انگيز رو به فزوني است. اگر در گذشته نه چندان دور لفظ سراميک بيانگر ظروف و سرويس‌ بهداشتي بود، اما امروز با پيشرفت علم سراميک هم­اکنون از دنياي پر رمز و راز الکترونيک موجودي ظريف چون ترانزيستور تا آجر نسوز، از کارد ميوه­خوري گرفته تا بدنة موتور اتومبيل، از قطعات حساس موشک و سفاين فضايي تا فنرهاي سراميکي و هزاران قطعه کوچک و بزرگ در صنايع نساجي، شيميايي، الکترونيکي، الکتريکي، ماشين‌سازي و بطور اعجاب‌انگيز در زمينه پزشکي خصوصاً ارتوپدي صنعت سراميک حضور خود را مي‌نماياند.

آري اعجاب‌انگيز است که از مشتي خاک و گل، موجودي خلق مي‌شود که از فولاد سخت‌تر، عايق در مقابل هزاران ولت جريان الکتريسته، برنده‌تر از تيزترين تيغ‌ها، فرم‌پذير به هر شکل دلخواه، مقاوم در مقابل انواع اسيدها و در دماي بالا غيرقابل نفوذ و در عين حال اگر بخواهيم، فوق­هادي نرم همچون يک رشته نخ، قابل انعطاف همانند يک فنر و نشکن چون پلاستيک را بوجود آوريم.

از خود سؤال مي‌کنيم آيا تنها اين قدرت اعجاب‌انگيز بشر است؟

پاسخ منطقي و منصفانه اين است: که هرگز، زيرا اين قدرت عظيم خداوندي است که در خاک کره زمين اين همه توانايي را نهاده است که انسان خاکي با تلاش و کوشش خود قادر به کشف اين همه قوانين پيچيده حاکم بر طبيعت گردد.

وسعت صنعت سراميک، در حالي که بيش از چهار هزار سال از قدمت آن مي‌گذرد، بگونه‌اي است که تا هزاران سال ديگر قدرت مانور کشفيات جديد را در خود جاي مي‌دهد. انقلاب بعد از الکترونيک در جهان صنعت، انقلاب سراميک بوده تا جائي که ميليون­ها کتاب و مراکز بي‌شمار تحقيقاتي را به خود اختصاص داده است و نيز علم و تکنولوژي را در هر روز شاهد يک اختراع، کشف و تحول جديد نموده است. در صنعت سراميک کشور ما، خصوصاً در بخش کاشي، اکثر محققان بر اين باورند که سابقه ساخت سنتي آ‌ن و همچنين بکارگيري لعاب و رنگ جهت تزئين داراي قدمتي چندين هزار ساله مي‌باشد ولي در زمينه توليد به صورت امروزي به خصوص در بخش چيني مظروف و بهداشتي و همچنين تکنولوژي ماشين‌آلات آن جوان مي‌‌باشد. هر چند که در سال­هاي اخير اين صنعت از رشد قابل توجهي برخوردار بوده است اما همچنان براي رسيدن به قله موفقيت در اين صنايع و جبران کمبودهاي موجود، تلاش و همت همه متخصصين، خصوصاً اساتيد دانشگاه­ها، مديران خلاق، مسئولين دلسوز دولتي و سرمايه‌گذاران وطن‌پرست و انساندوست را مي‌طلبد

http://www.icers.orgمنبع

پیشرفت 16.3 درصدی بازار نانو تا سال 2013

یک گزارش اقتصادی جدید از تحقیقات BCC، پیش بینی می کند که بازار جهانی نانو فناوری از 11.6 بیلیون دلار در سال 2007 به 27.0 بیلیون دلار در سال 2013 افزایش تقاضا خواهد داشت، بدن معنی که سرعت رشد سالیانه 16.3% خواهد بود.

این گزارش به افزایش روند بازار در زمینه های نانومواد، نانوابزار و کاربردهای نانوتجهیزات ها اشاره میکند.

مواد: بازار مواد در سال 2008، 10.8 بیلیون دلار تخمین زده شده است، بازار نانومواد انتظار دارد به 18.7 بیلیون دلار در سال 2013 دست یابد که این به معنی سالانه 11.7% رشد می باشد.

ابزار آلات: BCC، حدود بازار نانوابزار را قیمت 1.9 بیلیون دلار در سال 2008 می داند و پیش بینی می کند این میزان تا پایان سال 2013 تقریباً به 8.0 بیلیون دلار افزایش پیدا می کند، میزان رشد سالانه 33.3% می باشد.

یک بخش از بازار نانوابزار - ابزار نانولیتوگرافیت که برای تولید نسل بعدی نیمه هادی ها کاربرد دارد - پیش بینی می شود که با سرعت بیشتری نسبت به نانوابزارها و نانومواد دیگر رشد کند. در نتیجه ی رشد این بخش، تا سال 2013، سهم بازار نانوابزار به 29.4% و سهم بازار نانومواد به 69.2% خواهد رسید.

تجهیزات: بازار نانوتجهیزات پیش بینی می شود که با سرعت سالیانه 69.5% بین سالهای 2008 تا 2013 رشد کند. بنابر پیش بینی BCC، قیمت قطعه ای از نانو تجهیزات از 26.2 میلیون دلار در سال 2008 به 366.2 میلیون دلار تا پایان سال 2013 افزایش خواهد یافت.

بازارهای مصرف نهایی

در سال 2007، بزرگترین بازارهای مصرف نهایی برای نانو تکنولوژی، مصارف محیطی (56%)، الکترونیک (20.8%)، و انرژی (14.1%) بوده است.

در طول 5 سال آینده انتظار می رود الکترونیک ها، بایومدیکال ها و تقاضاهای مصرفی سریعتر از دیگر کاربردها رشد کنند. سرعت رشد آنها به ترتیب، 30.3%، 56.2% و 45.9% خواهد شد.

در مقابل، کاربردهای انرژی پیش بینی می شود سرعت رشد سالانه آنها، تنها 12.6% باشد، و تقاضاهای محیطی نیز انتظار می رود به طور متوسط سالانه 1.5%، از سال 2008 تا 2013 کاهش یابد.

منبع: http://www.ceramics.org

شکست

بررسي مکانيزمهاي ايجاد ترک و مکانيزمهاي متفاوت رشد سريع يا در حد بحراني ترک و رشد آرام و پايينتر از رشد بحراني از اهميت ويژه صنعتي برخوردارند. بررسي فعل و انفعالات فيزيکي که به هنگام شکست روي ميدهد چندان ساده نيست، زيرا چگونگي ايجاد ترک و رشد آن و بالاخره نوع شکست در مواد کريستالي به جنس، ساختار شبکه کريستالي، ريزساختار و از آنجا که قطعات معمولا به طور کامل سالم و بدون عيب نيستند به نوع، اندازه و موقعيت عيب، نوع و حالت تنش وارد بر آنها بستگي خواهد داشت. معمولا شکست در فلزات به شکست نرم و شکست ترد تقسيم مي شود.
در صنعت هدف، کنترل و به تعويق انداختن  است.

 

Abstract
Mechanisms of crack creating and different mechanisms of quick growth of crack or in the critical limit of crack and lower than limit of is much of importance.
Extinguishing physical reactions which happen during facture, is more complex due to the creation of crack it is growth and at last the type of facture crystalline material is dependent on crystal latice structure , microstructure.
According to the fact that usually specimens are not perfect and are defective , they are dependent on location , type and size of defects and stress conditions.
Usually fracture in metals is classified into 2 categories: brittle & ductile.
In industry, our aim is to prevent and prolong fracture

. شکست نرم:

بسياري از فلزات و آلياژهاي آنها، به ويژه آنهايي که داراي شبکه fcc هستند، مانند آلومينيوم و آلياژهاي آن، در تمام درجه حرارتها، شکست نرم خواهند داشت. شکست نرم به آرامي و پس از تغيير شکل پلاستيکي زياد به ازاي تنشي بالاتر از استحکام کششي ظاهر ميشود. از مشخصات شکست نرم، تحت تاثير تنش کششي، ظاهر گشتن گلويي يا نازکي موضعي و ايجاد حفره هاي بسيار ريز در درون قسمت گلويي و اتصال آنها به يکديگر تا رسيدن به حد يک ترک ريز و رشد آرام ترک تا حد پارگي يا شکست نهايي است.

 

 

مراحل مختلف شكست نرم در يك فلز انعطاف پذير

در اين نوع شکست علت ايجاد حفرهاي ريز در محدوده گلويي ميتواند تغيير شکل غير يکنواخت ناشي از ناخالصيهاي موجود در ماده اصلي زمينه باشد. لذا با ايجاد حفره هاي بسيار ريز در محدوده گلويي حالت تنش سه محوري برقرار ميشود که منجر به ايجاد ترک ميشود .

 در طراحي و ساخت اجزاي ماشين آلات و در ساختمان سازي، تنشهاي وارد بر سازه هاي  فلزي در محدوده الاستيکي انتخاب ميشود. بنابراين در کاربرد صنعتي، شکست در حالت تنش استاتيکي در مواد انعطاف پذير ( داکتيل ) يک پيشامد نامطلوب است.

 
 ترك داخلي در نا حيه نازك شده در نمونه كششي مس با خلوص بالا

شکست ترد:

شکست ترد معمولا در فلزاتي با ساختار کريستالي مکعب مرکزدار(bcc ) و هگزاگونال متراکم (hcp) و آلياژهاي آنها در درجه حرارتهاي پايين ( معمولا پايينتر از دماي معمولي محيط ) و سرعتهاي تغيير شکل بالا بطور ناگهاني ظاهر ميشود. شکست ترد در امتداد صفحه کريستالي معيني، به نام صفحه کليواژ، انجام ميگيرد. در شکست ترد عموما تغيير شکل پلاستيکي قابل توجهي در منطقه شکست مشاهده نميشود.
نظريه شکست ابتدا علت شکست را اين چنين بيان کرد که تمام پيوندهاي اتمي در امتداد صفحه شکست هم زمان با هم گسيخته ميشوند. بدين ترتيب که با ازدياد تنش فاصله اتمها از يکديگر دور ميشوند ودر نهايت به محض اينکه تنش به حد تنش شکست ( تنش بحراني ) رسيد، در نتيجه گسستن تمامي پيوندهاي اتمي در صفحه عمود بر امتداد کشش، شکست پديدار ميشود.
در جدول زير تنشهاي بحراني عمود بر صفحات کريستالي معين در چند تک کريستال براي شکست داده شده است.
 

شكست ترد وتعدادي از تك كريستالها

 

 عملا تنش لازم براي شکست مواد لازم فلزي به اندازه قابل توجهي کمتراز تنش شکست محا سبه شده ا ز طريق تئوري است . بنابراين فعل وانفعال شکست نميتواند از طريق گسستن همزمان تمامي پيوند هاي اتمي درامتداد سطح شکست صورت گيرد. بد ين ترتيب فعل و انفعالات شکست عملا بيشتر از طريق ايجاد يک ترک بسيار ريز به عنوان منشا ترک و رشد و پيشروي آن انجام ميگيرد . براي پيشروي ترک د ر يک ماده لازم است مقدار تنش متمرکز در نوک ترک از استحکام کششي در آن موضع فراتر رود . د ر مواردي که شرايط براي پيشروي منشا ترک مساعد نيست ترک مي تواند متوقف گشته وشکست پديدار نشود.

 تئوري گريفيت:

 او چنين بيان مي کند که در ماده اي که حاوي تعدادي ترک بسيار ريز باطول معيني است ، همين که مقدار تنش متمرکز درنوک ترک ، حداقل به مقدار تنش لازم براي گسستن پيوندهاي اتمي د رآن موضع ( استحکام کششي ) رسيد، شکست ظاهر ميشود . باپيشرفت ترک ، سطح ترک افزايش مي يابد . اين مطلب بدين معني است که براي ايجاد اين سطح بايد انرژي  به کار برده شود . اين مقدار انرژي از انرژي تغيير شکل کسب مي شود.

 بنابراين فرضيه گريفيت علت پديدار گشتن شکست ترد را وجود ترکها و خراشهاي سطحي بسيار ريز ( با اندازه بحراني) و پائين بودن استحکام را د رآن مواضع مي داند . اماموادب هم وجود دارد که بد ون داشتن ترکهاي سطحي بسيار ريز شکست ترد د ر آنها پديدار مي شود . بنابراين د ر اين گونه مواد هم بايد فعل وانفعالاتي صورت گيرد که موجب به وجود آمدن تمرکز تنش وفراتر رفتن موضعي  مقدارتنش از استحکام کششي ود رنتيجه ايجاد منشا ترک شود. زنر و اشترو مکانيزم اين فعل و انفعال راچنين بيان داشتند که در حين تغيير شکل پلا ستيکي نابجاييها در پشت موانع ( مانند مرزدانه ها ومرز مشترک  د و قلوييها ) تجمع يافته وبدين ترتيب در زير نيم صفحه هاي مربوط به اين نابجاييها ترکهاي بسيار ريزي ايجاد مي شود .

اين ترکهاي بسيار ريزهمچنين مي تواند محلهاي مناسبي براي نفوذ عناصري مانند اکسيژن ، ازت وکربن درآنها وايجاد فازهاي ثانوي ترد ودر نتيجه شکست ترد باشند. چنين رفتار ترد د ر شکست ترد مس باوجود عناصري مانند آنتيموان وآهن همراه بااکسيژن مشاهده شده است .

 
مكانيزم ايجاد ترك از طريق نابجاييها . الف) تجمع نابجائيها در پشت مرز دانه ها (Zener)
ب) تلاقي نابجائيها (Cottrell)

کاترل مکانيزم د ومي رابراي ايجاد منشا ترک ارائه کرد. بد ين صورت که منشا ترکهاي ريز مي تواند د ر اثر تلا قي د و صفحه لغزش بايکد يگر ، د ر نتيجه د ر هم آميختن نابجاييها د ر محل تلا قي آن د و صفحه و ايجاد نابجاييها ي جد يد ، ناشي شود، اين مکانيز م مي تواند د ليلي براي ايجاد سطح شکست ( صفحه کليواژ ) مشاهده
شده د ر صفحه (001 ) د ر فلزات باساختار کريستالي مکعب مرکزدار (bcc ) باشد.
درفلزات چندين کريستالي شکست تر د ميتواند به صورت برون دانه اي ( بين دانه اي) و يا درون دانه اي باشد.
شکست برون دانه اي در بين دانه ها د ر امتداد مرز دانه ها ظاهر مي شود. د ليل اين نوع شکست بيشتر ميتواند وجود ناخالصيها يا جدايش و رسوب عناصر يا فازهاي ترد و شکننده د ر امتداد مرز دانه ها باشد. شکست ترد درفلزات بيشتر به صورت درون دانه اي است . بدين ترتيب که ترک د ر داخل دانه ها گسترش مي يابد. د رجه حرارت و سرعت تغيير شکل تاثير مخالفي برروي نوع شکست خواهد داشت ، به طوري که باکاهش درجه حرارت و ازد ياد سرعت تغيير شکل ، تمايل براي شکست ترد به صورت درون دانه اي د ر حين خزش د ر نتيجه تغييرات شيميائي دراثر اکسيداسيون ممکن خواهد بود. چنانچه اکسيداسيون برون دانه اي در فلزات صورت گيرد، تنش شکست بسيار کاهش مي يابد.

 تافنس شکست:
چنانچه در جسمي ترک وجود داشته باشد، د راين صورت استحکام آن جسم استحکامي نيست که از طريق آزمايش کشش به دست مي آيد ، بلکه آن کمتر است. د راين صورت مسئله ترک واشاعه آن اهميت پيدا مي کند. در اينجا تافنس شکست به رفتار مکانيکي اجسام ، شامل ترک ياد يگر عيوب بسيار ريز سطحي ياداخلي مربوط ميشود. البته م يتوان اذعان کرد که عموما تمام اجسام عاري از عيب نبوده و شامل عيوبي هستند . دراين صورت آن چه که د رطراحي و اتنخاب مواد براي ما اهميت صنعتي ويژه اي دارد ، مشخص کردن حد اکثر تش قابل تحمل براي جسمي است که شامل عيبي با شکل و اندازه معيني است . بنابراين به کمک تافنس شکست مي توان توانايي جسمي که بطور کامل سالم نيست راد رمقابل يک بار خارجي وارد برجسم سنجيد.
معمولابراي تعيين تافنس شکست از آزمايش کشش برروي نمونه آماده شده اي از جنس معين که ترکي بطول وشکل معيني برطبق استاندارد درسطح ياداخل نمونه بطورعمد ايجاد شده استفاده مي شود، شکل نمونه به گونه اي د ر دستگاه آزمايش کشش قرار مي گيرد که ترک ريز به صورت عمود برامتداد تنش کششي قرار گيرد.
 

 

اکنون اين سئوال مطرح مي شود که به ازاي چه مقداري از تنش s جوانه ترک مصنوعي د ر داخل جسم گسترش مي يابد تاحدي که منجر به شکست نمونه شود . در اطراف اين ترک تنش به صورت پيچيده اي توزيع مي شود. حداکثر تنش کششي ايجاد شده د ر راس ترک بزرگتر از خارجيs است و تنش بحراني ( sc ) ناميده ميشود.تا زماني که sc کوچکتراز استحکام کششي است نمونه نمي شکند .
با وارد آمدن تنش به نمونه د ر محدوده الاستيکي ابتدا انرژي پتانسيل در نمونه ذ خيره مي شود . موقعي که ترک شروع به رشد مي کند بين مقدارکاهش انرژي پتانسيل ذخيره شده د رنمونه وانرژي سطحي ناشي از رشد ترک تعادل برقرار است . تازماني رشد ترک ادامه پيدا مي کند که از انرژي الاستيکي کاسته و به انرژي سطحي افزوده شود، يعني تالحظه اي که شکست ظاهر گرد د .
ابتدا گريفيث با توجه به روابط مربوط به انرژي پتانسيل ذ خيره شده و انرژي سطحي ترک در ماده الاستيکي ،مانند شيشه و تغيير و تبد يل آنها به يک د يگررابطه زير را ارائه کرد:

 

s=√2Egs ∕ pa

اين رابطه براي حالت تنش د و بعدي برقرار است . gs د ر اين رابطه انرژي سطحي ويژه و E مد ول الاستيکي ماده است .
براي حالت تغيير شکل د و بعدي ( حالت تنش سه بعدي باصرفنظر از تغيير شکل د ربعد سوم ) رابطه زير را ارائه کرد:

s = √ 2Egs ∕ pa(1_ n² )

لازم به تذکر است که رابطه گريفيث براي يک ماده الاستيکي شامل ترک بسيار ريز باراس ترک تيز ارائه شد و اين رابطه ترک باشعاع راس ترک 0≠r را شامل نمي شو د . بنابراين رابطه گريفيث شرط لازم براي تخريب است ، اما شرط کافي نيست .
در رابطه گريفيث انرژي تغيير شکل پلاستيکي در نظر گرفته نشده است . ازاين ر و اروان انرژي تغيير شکل پلاستيکي ، که براي فلزات و پليمرها در فرآيند شکست قابل توجه است رادر نظر گرفت و رابطه زير راارائه کرد:

s = √ 2E(gs+gp) ∕ pa

سپس اروين رابطه گريفيث را براي موادي که قابليت تغيير شکل پلاستيکي دارند ، به کار برد و باتوجه به ميزان رها شدن انرژي تغيير شکل الاستيکي در واحد طول ترک د رحين رشد ( G) رابطه زير را براي حالت تنش د و بعدي ارائه داد :
 

s = √ EG ∕ pa

بامقايسه با رابطه قبل (gs+gp) 2 = s است . بد ين ترتيب د ر لحظه ناپايداري ، وقتي ميزان رها شد ن انزژي تغيير شکل الاستيکي به يک مقدار بحراني رسيد ، شکست پديدار مي شود. در اين صورت در لحظه شکست :

                     براي حالت تنش دو بعدي                        Gc= pasc² ∕ E
                     براي حالت کرنش دو بعديGc= pa(1- n² ) sc² ∕ E = Kc² ∕ E    

 Gcمقياسي براي تافنس شکست يک ماده بوده و مقدار آن براي هر ماده اي ثابت و معين است . بامعلوم بودن اين کميت مي توان مشخص کرد که مقدارa به چه اندازه اي بايد برسد تاجسم بشکند . بدين ترتيب اين رابطه در مکانيزم شکست اهميت دارد. هرچقدر Gcکوچکتر باشد ، تافنس کمتر يا به عبارتي ماده تردتراست .
رابطه زير را براي حالت تنش دو بعدي مي توان به صورت زير نوشت :

Gc = √ EGc ∕ pa

و براي شرايط تغيير شکل نسبي د و بعدي رابطه زير ارائه شده است :

s = √ EGc ∕ pa(1_n²)

تعيين تنش شکست بحراني sc کار چندان ساده اي نيست . اما مي توان گفت که به ازاي تنشهاي جسم باوجود ترک هنوز نمي شکند . از اين رو تنش درحد پاينتر از مقدار بحراني با ضريب شدت تنش K توصيف و رابطه زير براي آن ارائه شد ه است :

K= fs√ pa

در اين رابطه f ضريب هند سه نمونه معيوب ، s تنش اعمالي وa اندازه عيب است ، در شکل تئوري گريفيث اگر عرض نمونه نامحدود فرض شود ، دراين صورت 1 = f است . با انجام آزمايش روي نمونه اي با اندازه معيني از عيب مي توان مقدار k ، که به ازاي آن ترک شروع به رشد کرده و موجب شکست ميشود ، را تعيين کرد . اين ضريب شدت تنش بحراني به عنوان تافنس شکست ناميده ميشود و به Kc نشان داده ميشود .اماازطرفي ، همچنين به ازاي تنش ثابتي درحد کوچکتر از استحکام کششي باافزايش کند ترک ، طول ترک (a) ميتواند به مقدار بحراني برسد و به ازاي آن نمونه تخريب شود.
 

 

تافنس شكست (Kc) از فولادي با تنش تسليم MN.m2 2070 با افزايش ضخامت تا تافنس شكست در حالت تغيير شكل صفحه اي (دو بعدي) كاهش مي يابد.

کميتهاي Kcو Gc بستگي به ضخامت نمونه دارد. همين که ضخامت نمونه افزايش يافت ، تافنس شکست Kcتا مقدار ثابتي کاهش مي يابد ، اين مقدار ثابت Kc تافنس شکست تغيير شکل نسبي دو بعدي KIc ناميده مي شود . Kc کميتي مستقل از اندازه نمونه است و در محاسبه استحکام که مستلزم اطمينان بالاست ، به کار ميرود .
بنابراين در طراحي در محاسبات بايد روابط زير توجه شود :

s< Kc ∕ √ pa

و در حالت تغيير شکل دو بعدي ( حالت تنش سه بعدي باناچيز بودن تغيير شکل در بعد سوم):

s< K1c ∕ √ pa

کميتهاي K1c و G1c نه فقط براي گسترش ترک ترد ونرم تعريف شد ه است ، بلکه همچنين براي شکست تحت شرايط تنش خوردگي ، خستگي و خزش نيز به کار ميرود. در جداول زير تافنس شکست تعدادي از مواد ارائه شده است .

تافنس شكست تعدادي از مواد طراحي

 

تافنس شكست در حالت تغيير طول نسبي دومحوري (KIc) تعدادي از مواد

 

 اگر حد اکثر اندازه عيب موجود در قطعه a و مقدار تنش وارد برآن s باشد ، ميتوان ماده اي را باتافنس شکست Kc يا K1c به اندازه کافي بالا ، که بتواند از رشد ترک جلوگيري کند، انتخاب کرد. همچنين اگر حداکثر اندازه مجاز عيب موجود درقطعه و تافنس شکست ماده ، يعني Kc يا K1c، معلوم باشد در آن صورت ميتوان حداکثر تنش قابل تحمل براي قطعه رامشخص کرد. از اين رو ميتوان اندازه تقريبي قطعه را تيين کرد، آن چنان که از پايينتر آمدن حداکثر تنش ايجاد شده از حد مجاز، اطمينان حاصل شود.
همچنين اگر ماده معيني انتخاب و اندازه قطعه و تنش وارد برآن مشخص شده باشد ، حد اکثر اندازه مجاز عيب قابل تحمل را ميتوان به طور تقريب بدست آورد.
توانايي هرماده در مقابل رشد ترک به عوامل زير بستگي دارد:
1- عيوب بزرگ ، تنش مجاز را کاهش ميدهد. فنون خاص توليد، مانند جداسازي و کاهش ناخالصيهااز فلز مذاب و فشردن ذرات پودر در حالت داغ در توليد اجزاي سراميکي همگي ميتواند موجب کاهش اندازه عيب شود و تافنس شکست را بهبود ببخشد.
2- در فلزات انعطاف پذير ، ماده مجاور راس ترک ميتواند تغيير فرم يابد . به طوري که سبب باز شدن راحت راس ترک و کاسته شدن از حساسيت آن شده و ضزيب شدت تنش را کاهش داده و از رشد ترک جلوگيري ميکند معمولا افزايش استحکام فلز انعطاف پذيري را کاهش ميدهد و سبب کاهش تافنس شکست ميشود ، مانند سراميکهاوتعداد زيادي از پليمرها ، تافنس شکست بسيار پايينتر از فلزات دارند.
3- مواد ضخيمتر وصلبتر داراي تافنس شکست کمتر از مواد نازک هستند.
4- افزايش سرعت وارد کردن بار، مانند سرعت وارد شدن بار د ر آزمايش ضربه ، نوعاتافنس شکست جسم را کاهش ميدهد.
5- افزايش درجه حرارت معمولا تافنس شکست راافزايش ميدهد، همان گونه که د ر آزمايش ضربه اين چنين است .
6- با کوچک شدن اندازه دانه ها معمولا تافنس شکست بهبود مييابد ، د ر حالي که با وجود عيوب نقطه اي و نابجاييهاي بيشتر تافنس شکست کاهش مييابد. بنابراين مواد سراميکي دانه ريز ميتواند مقاومت به رشد ترک را بهبود بخشندhttp://www.maybod-cs.blogfa منبع

 

سراميك ها در صنايع فضايي

Ceramic industry

صنايع فضايي و به ويژه شرکت هايي که هواپيماهاي تجاري توليد مي کنند، تا پيش از اين هرگز تحت چنين فشاري براي کاهش هزينه ها و در عين حال رعايت کامل مقررات ايمني و افزايش کارايي، بر مبناي تمرکز بر سود خالص قرار نگرفته بودند. اين امر شامل بخش هاي دفاعي و اکتشاف فضايي نيز مي شود. سراميک هاي صنعتي نظير آلومينا، سيليکون نيتريد و آلومينا نيتريد نقش مهمي در دستگاه ها و سيستم هاي کنترل هواپيماها، نمايشگر وضعيت موتور،سيستم هاي کنترل موشک و تجهيزات موقعيت يابي ماهواره دارند. همچنين از آن ها در سيستم هاي احتراق،اطفاي حريق و نيز براي محافظت موتورهاي توربيني در برابر گازهاي خورنده استفاده مي شود.  دليل استفاده از اين مواد در قطعات حساس هواپيما، ويژگي هاي فيزيکي ممتاز آن ها است. مواد فوق قابليت حفظ ابعاد خود را در محدوده اي از دماهاي بالا دارند و استحکام مکانيکي بالايي نيز از خود نشان مي دهند؛ همچنين مقاومت شيميايي بسيار مطلوب آنها موجب شده توليدکنندگان با استفاده از اين مواد نسبت به بهبود کيفيت و ايمني هواپيماهاي خود اطمينان بيش تري حاصل نمايند. مواد الکتروسراميک (پيزوالکتريک و دي الکتريک) در مبدل هاي فضايي و حسگرها نظير شتاب سنج ها (براي اندازه گيري لرزش)، ژيروسکوپ ها (براي اندازه گيري شتاب در هواپيما، موشک و ماهواره) و حسگرهاي تعيين سطح (براي مثال در مخازن سوخت) استفاده مي شوند. بوئينگ 777 ، يکي از موفق ترين هواپيماهاي تجاري، از مواد پيزوسراميک در 52 ميله پتانسيل فراصوت واقع در مخزن سوخت استفاده کرده است. در هر مخزن سوخت، حسگرها در مکان هاي مختلفي نصب شده اند. يک ميدان الکتريکي ضربه اي (به صورت منقطع) به ماده پيزوسراميک اعمال شده و باعث نوسان آن مي شود. اين نوسان، يک موج صوتي را به مايع درون مخزن ارسال مي کند که پس از برخورد با سطح مشترک مايع و هوا منعکس مي شود. سيگنال صوتي منعکس شده توسط سراميک پيزوالکتريک جذب مي شود و اين ماده بر اساس اندازه گيري زمان رفت و برگشت موج، ميزان دقيق سوخت را محاسبه مي کند. به دليل دقت بسيار بالاي اين حسگرها در تعيين ميزانسوخت، از آن ها در هواپيماهاي جنگي نيز استفاده مي شود. سازندگان صنايع فضايي از انواع آلياژ برنج در ساخت و تعمير موتورهاي توربين گاز استفاده مي کنند. به عنوان مثال استفاده از قطعات از پيش شکل داده و زينتر شده برنج در دماي بالا را مي توان نام برد. هنگامي که دماي توربين به بيش از 1300°C مي رسد و نيز وجود گازهاي خورنده، موجب ايجاد فرسايش و سايش در قطعات مي شود، قطعات از پيش شکل داده و زينتر شده مخلوطي از سوپرآلياژ و برنج با دماي ذوب پايين را دربرمي گيرد که در محل مورد نظر با جوش موقت قرار گرفته و سپس لحيم مي شوند. به علت توانايي اين روش در تأمين ضخامت هايي نزديک به ضخامت مطلوب قطعه، پس از لحيم کاري نيازي به ماشين کاري يا تراشکاري نبوده و عمر قطعات موتور تا %300 افزايش مي يابد. به همين دليل اين روش نسبت به جوشکاري معمولي بسيار مقرون به صرفه و مطمئن است. همچنين در فرايند تأييد شده OEM و DER، تعميرات PSP به طور گسترده اي در موتورهواپيماهاي کوچک تر که سايش به دليل دفعات زياد پرواز در مسيرهاي کوتاه اتفاق مي افتد، صورت مي گيرد. مقرون به صرفه بودن سفرها از لحاظ اقتصادي تنها به پروازهاي تجاري يا دفاعي محدود نمي شود.بلکه NASA و ESA همواره به دنبال يافتن تکنولوژي هايي براي کاهش هزينه هاي سفرهاي فضايي هستند.  بخش سراميک هاي صنعتي Morgan در Erlangen آلمان ، چند سال است که در برنامه توسعه فضانوردي اروپا جهت تحقيق در زمينه سيستم هاي نيروي محرکه يوني همکاري مي نمايد. در مقايسه با نيروي محرکه شيميايي، موتورهاي يوني، پتانسيل پرتاب فضاپيما را با ده برابر سرعت بيش تر و به مسافت هاي طولاني تر دارا هستند (به ازاي هر کيلوگرم سوخت). تکنولوژي نيروي محرکه يوني از الکتريسيته براي شارژ اتم هاي گازي سنگين استفاده مي کند تا اتم ها با سرعت اوليه بسيار زياد از فضاپيما شتاب گرفته و آن را به جلو برانند. در ابتدا مجراهاي خروج اتم ها از جنس کوارتز بود و پس از آن آلومينا جايگزين کوارتز شد، زيرا به ماده اي با همان خواص دي الکتريکي ولي پايداري ساختاري بيش تر نياز بود. آلومينا راحت تر ساخته مي شود و مقاومت به شوک حرارتي بالايي دارد، بنابراين محفظه اي از اين جنس دماي بسيار زيادي را که هنگام احتراق پلاسما ايجاد مي شود، تحمل مي کند. آلومينا نسبت به کوارتز سبک تر است و بدين ترتيب هزينه هاي هر سفر فضايي را کاهش مي دهد. تاريخچه استفاده از سراميک به صورت ارتن ور و سفال به بيش از 10000 سال پيش برمي گردد و امروز اين ماده غيرآلي و غيرفلزي، انقلابي در تکنولوژي مواد مي باشد. سراميک هاي پيشرفته امروز داراي خواص فيزيکي، حرارتي و الکتريکي بسيار مطلوبي هستند و همين امر کاربرد گسترده آن ها را در صنايع مختلفي نظير اتومبيل، پزشکي و ارتباطات ممکن مي سازد.http://www.icers.org منبع

سراميک چيست؟

آشنايي با سراميک   

سراميک مشتق از کلمه keramos يوناني است که به معني سفالينه يا شئي پخته شده است. در واقع منشا پيدايش اين علم همان سفالينه‌هاي ساخته شده توسط انسان­هاي اوليه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گل­هاي رس به علت وفور و فراواني آنها و همچنين شکل‌گيري بسيار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پايين پخت آنها استفاده مي‌کرد. آلومينوسيليکات­ها که خاک­هاي رسي خود آنها به حساب مي‌آيند، از عناصر آلومينيوم، سيليسم و اکسيژن ساخته مي‌‌شوند که اين سه عنصر بر روي هم حدود 85 درصد پوسته جامد کرة زمين را تشکيل مي‌دهند. اين سه عنصر فراوانترين عناصر پوسته زمين هستند.

صنعت ساخت سفالينه‌ها در 4000 سال قبل از ميلاد مسيح پيشرفت زيادي کرده بود. اکنون، سراميک را به طور کلي به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشياء جامدي که اجزاء تشکيل­دهنده اصلي و عمدة آنها مواد غيرآلي و غيرفلزي مي‌باشند، تعريف مي‌کنيم و بررسي ساختمان و خواص اينگونه مواد نيز جزء اين علم است.

 

فرآورده‌هاي سراميکي:

اين فرآورده‌ها را مي‌توان به دو گروه عمده تقسيم کرد:

   1- سراميک­هاي سنتي: اساساً مواد تشکيل­دهنده صنايع سيليکاتي يعني محصولات رسي، سيمان و شيشه‌هاي سيليکاتي و چيني‌ها هستند.

فرآورده‌هاي شيشه‌اي بزرگترين بخش صنعت سراميک محسوب مي‌شوند. ساير بخش­ها به ترتيب اولويت عبارتند از:

محصولات سيماني داخلي ( مانند سيمان­هاي هيدورليکي که در صنايع ساختماني به مصرف مي‌رسند.)

سفيدآلات، ( Whiteware): شامل سفالينه‌ها، چيني‌‌ها و ترکيبات چيني مانند هستند.

لعابهاي چيني

محصولات رسي ساختماني: که به­طور عمده از آجرها و کاشي‌ها تشکيل مي‌شوند.

ديرگدازها

صنعت سازنده مواد ساينده: عمدتاً ساينده‌هاي سيلسيم کاربيدي و آلومينائي

   2- سراميک­هاي نوين: اين دسته براي جوابگوئي به نيازهاي مخصوص مانند مقاومت حرارتي بيشتر، خواص مکانيکي بهتر و خواص الکتريکي ويژه و مقاومت شيميايي افزونتر به وجود آورده‌اند.

گروهي از انواع اين نوع سراميک­ها عبارتنداز:

سراميک­هاي اکسيدي خالص با ساختماني يکنواخت: به عنوان اجزاء الکتريکي با ديرگداز   بکار مي‌روند. اکسيدهايي مانند آلومينا (Al₂O₃)، زيرکونيا (ZrO₂)، توريا (ThO₂)، بريليا (BeO) و منيزيا (MgO) بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

سراميک­هاي الکترواپتيکي (الکترونيکي– نوري): مانند نايوبيت ليتيم ( LiNbO₃) و تيتانات که اينها محيطي را فراهم مي‌آورند که بوسيله آن علائم الکتريکي به نوري تبديل مي‌شوند.

سراميک­هاي مغناطيسي: اين مواد اساس واحدهاي حافظه مغناطيسي را در کامپيوترهاي بزرگ تشکيل مي‌دهند.

تک بلورها

سراميک­هاي نيتريدي: مانند نيتريد آلومينيوم، نيتريد سيلسيم و نيتريد بور که بسيار ديرگداز و استحکام خوبي در درجه حرارت­هاي بالا دارند.

لعاب­هاي سراميکي: به عنوان پوشش فلز آلومينيوم توليد مي‌شوند.

مواد مرکب کامپوزيت (فلزي – سراميکي): هر دو فاز فلزي و سراميکي در اين مواد وجود دارد.

کاربيد‌هاي سراميکي: به عنوان ساينده مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

بوريدهاي سراميکي: از نظر استحکام و مقاومت اکسيده شدن در درجه حرارت­هاي بالا حائز اهميت هستند.

سراميک­هاي فروالکتريکي: داراي ثابت دي‌الکتريک بسيار بالائي بوده و به­عنوان اجزاء الکترونيکي در خازن­ها کاربرد دارد.

شيشه سراميک­ها

 علم سراميک:

به طور کلي علم سراميک را مي‌توان به دو شاخه سراميک فيزيکي و سراميک صنعتي تقسيم کرد.

سراميک فيزيکي درباره ساختمان مواد سراميکي و خواص آنها بحث مي‌کند. در اين شاخه ساختمان اتم، اتصالات بين اتم­ها، ساختمان­هاي بلوري، ساختمان شيشه، معايب ساختماني، استحاله‌هاي فازي، رشد دانه‌ها، تبلور مجدد و مباحثي نظير آنها مورد بحث قرار مي‌گيرد. علاوه بر اين خواص الکتريکي، مغناطيسي، نوري، حرارتي و مکانيکي سراميک­ها هم مورد بحث قرار مي‌گيرند.

در سراميک صنعتي از تکنولوژي ساخت سراميک­ها صحبت مي‌شود.اصولاً مراحل ساخت هر جسم سراميکي به صورت زير است:

انتخاب مواد اوليه و تغليظ و تخليص آن.

آماده‌سازي مواد اوليه (خردکردن- دانه‌بندي- مخلوط کردن )

شکل دادن 

خشک کردن                                

پختن (زينتر کردن) http://www.icers.org منبع