کامپوزیت های زمینه سرامیکی ( CMC ) دسته ای از کامپوزیتها هستند که از الیاف کوتاه یا بلند در زمینه سرامیکی ساخته می شوند. این دسته از کامپوزیت ها برای انتقال بار از بین الیاف و ماتریس طراحی و ساخته شده اند.
سرامیک ها مواد جامدی هستند که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آن ها، مواد معدنی غیر فلزی بوده، که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت می شوند. به طور کلی سرامیک ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می شوند.
مواد اولیه آن ها عمدتاً بر پایه ترکیبات سیلیکات است. سیمان، شیشه، صنایع چینی، کاشی ها و غیره از این دسته اند.
این نوع سرامیک ها امروزه پهنه وسیعی از صنعت سرامیک را تشکیل داده اند و به دو صورت اکسیدی نظیر آلومینا، زیرکونیا و اکسید اورانیوم و غیراکسیدی نظیر کاربیدها، نیتریدها، سولفیدها، سیلیسیدها و بورایدها یافت می شوند. [ ۱]
در این نوع جامدات، پیوند کووالانسی، اتم ها را به صورت بسیار محکمی به یکدیگر اتصال می دهد و سبب سختی بسیار زیاد و نقطه ذوب بالای این گونه جامدات می شود. از آن جائی که پیوند کووالانسی از نوع جهت دار است بنابراین ساختار جامدات کووالانسی حاصله، به هم فشرده نیست که این امر تأثیر به سزایی بر روی دانسیته و ضریب انبساط حرارتی دارد. به طوری که سرامیک هایی با ساختار کووالانسی دارای ضریب انبساط حرارتی پایینند، که این خود به دلیل آن است که در این حالت رشد هر یک از اتم ها در اثر حرارت توسط فضای خالی موجود در ساختار جذب می شود. هم چنین این مواد به علت عدم وجود یون یا الکترون آزاد، عایق های الکتریکی و حرارتی خوبی اند. الماس، کاربید سیلیسیوم, ژرمانیم، سیلیسیم و غیره جامدات کووالانسی اند.
ساختار کریستالی جامدات یونی توسط تعداد اتم های موردنیاز برای ایجاد خنثایی الکتریکی و نیز به هم فشردگی مناسب بر پایه اندازه نسبی یون ها تخمین زده می شود. [ ۲] [ ۳]
به طور خلاصه ساختارهای سرامیکی معمول عبارتند از:
• مکعبی ساده SC
• مکعبی فشرده FCC
• هگزاگونال فشرده HCP
• مقاومت در برابر اکسیداسیون
• قابلیت تحمل دمای بالا
• مقاوم به سایش
• چگالی پایین
• مقاومت در برابر فرسایش
• ضریب انبساط حرارتی پایین
• مقاومت به خوردگی بالا
• عایق الکتریکی
• استحکام فشاری و سختی بالا
بارزترین مشکلی که کامپوزیت های زمینه سرامیکی دارند این است که مقاومت آن ها در برابر بارهای مکانیکی و حرارتی کم است و به سرعت دچار ترک می شوند. از جمله راه کارها برای افزایش مقاومت در برابر شکست این کامپوزیت ها، استفاده از ویسکرهای سرامیکی ست. اما بهترین روش برای افزایش مقاومت در برابر ترک و شکست استفاده از الیاف های بلند است که این روش دارای معایبی از جمله افزایش چگالی است. متداول ترین الیاف سرامیکی مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه سرامیکی، کربن، سیلیکون کاربید ( Sic ) ، آلومینا ( Al2O3 ) ، مولایت ( Al2O3 - Si2O ) . [ ۴]
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفسرامیک ها مواد جامدی هستند که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آن ها، مواد معدنی غیر فلزی بوده، که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت می شوند. به طور کلی سرامیک ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می شوند.
مواد اولیه آن ها عمدتاً بر پایه ترکیبات سیلیکات است. سیمان، شیشه، صنایع چینی، کاشی ها و غیره از این دسته اند.
این نوع سرامیک ها امروزه پهنه وسیعی از صنعت سرامیک را تشکیل داده اند و به دو صورت اکسیدی نظیر آلومینا، زیرکونیا و اکسید اورانیوم و غیراکسیدی نظیر کاربیدها، نیتریدها، سولفیدها، سیلیسیدها و بورایدها یافت می شوند. [ ۱]
در این نوع جامدات، پیوند کووالانسی، اتم ها را به صورت بسیار محکمی به یکدیگر اتصال می دهد و سبب سختی بسیار زیاد و نقطه ذوب بالای این گونه جامدات می شود. از آن جائی که پیوند کووالانسی از نوع جهت دار است بنابراین ساختار جامدات کووالانسی حاصله، به هم فشرده نیست که این امر تأثیر به سزایی بر روی دانسیته و ضریب انبساط حرارتی دارد. به طوری که سرامیک هایی با ساختار کووالانسی دارای ضریب انبساط حرارتی پایینند، که این خود به دلیل آن است که در این حالت رشد هر یک از اتم ها در اثر حرارت توسط فضای خالی موجود در ساختار جذب می شود. هم چنین این مواد به علت عدم وجود یون یا الکترون آزاد، عایق های الکتریکی و حرارتی خوبی اند. الماس، کاربید سیلیسیوم, ژرمانیم، سیلیسیم و غیره جامدات کووالانسی اند.
ساختار کریستالی جامدات یونی توسط تعداد اتم های موردنیاز برای ایجاد خنثایی الکتریکی و نیز به هم فشردگی مناسب بر پایه اندازه نسبی یون ها تخمین زده می شود. [ ۲] [ ۳]
به طور خلاصه ساختارهای سرامیکی معمول عبارتند از:
• مکعبی ساده SC
• مکعبی فشرده FCC
• هگزاگونال فشرده HCP
• مقاومت در برابر اکسیداسیون
• قابلیت تحمل دمای بالا
• مقاوم به سایش
• چگالی پایین
• مقاومت در برابر فرسایش
• ضریب انبساط حرارتی پایین
• مقاومت به خوردگی بالا
• عایق الکتریکی
• استحکام فشاری و سختی بالا
بارزترین مشکلی که کامپوزیت های زمینه سرامیکی دارند این است که مقاومت آن ها در برابر بارهای مکانیکی و حرارتی کم است و به سرعت دچار ترک می شوند. از جمله راه کارها برای افزایش مقاومت در برابر شکست این کامپوزیت ها، استفاده از ویسکرهای سرامیکی ست. اما بهترین روش برای افزایش مقاومت در برابر ترک و شکست استفاده از الیاف های بلند است که این روش دارای معایبی از جمله افزایش چگالی است. متداول ترین الیاف سرامیکی مورد استفاده در کامپوزیت های زمینه سرامیکی، کربن، سیلیکون کاربید ( Sic ) ، آلومینا ( Al2O3 ) ، مولایت ( Al2O3 - Si2O ) . [ ۴]
