እውቀት

ምናልባት በአሁኑ ጊዜ በሴራሚክ ሼል ምርምር ላይ በጣም ሰፊ የሆነ ግምገማ የሆነውን "የኒኬል ሱፐርአሎይስ ኢንቨስትመንትን ለመዋዕለ ንዋይ ማፍሰስ የሴራሚክ ሻጋታዎች አጠቃላይ እይታ" የሚለውን ቴክኒካዊ ስነ-ጽሑፍ ላካፍላችሁ እፈልጋለሁ።

 

ከላይ በተጠቀሰው የፋይበር ማጠናከሪያ ዘዴ አማካኝነት የመታጠፍ ጥንካሬው እስከ 261% [46] ጨምሯል። ይሁን እንጂ፣ የሚገርመው ነገር፣ የፋይበር መጨመር የመዋቅሩን ቀዳዳ አሻሽሏል። ምንም እንኳን ቃጫዎቹ በሚተኮሱበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ ባይቃጠሉም፣ ቀዳዳዎቹ አሁንም ከ27% በላይ አልፈዋል። ይህ የተጠላለፈው የፋይበር አውታር (የፋይበር አውታር) ነው, እሱም በደንብ የተገናኘውን ቀዳዳ መዋቅር ለማነሳሳት የተረጋገጠ ነው. ይህ ሊሆን የቻለው በፋይበር አውታር ዙሪያ ባለው የተሻሻለው የፔሮ ስርጭት ምክንያት ሲሆን ይህም የቦረቦቹን ግንኙነት ይጨምራል [46, 48, 49]. የሴራሚክ ዛጎል ሻጋታዎችን አረንጓዴ እና የተዘበራረቁ ባህሪያት ላይ ተጽእኖ የሚያሳድር ሌላው አስፈላጊ አካል የቢንዲው ይዘት ነው. የማሰሪያው ዋና ተግባር ያልተጣራውን የቅርፊት ሻጋታ ለመጀመሪያዎቹ የማቀነባበሪያ ደረጃዎች ለማስቻል በቂ አረንጓዴ ጥንካሬ መስጠት ነው፣ ነገር ግን በሴራሚክ ቅርፊት እና ኮር የተለያዩ ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል፣ ይህም viscosity፣ መረጋጋት እና ድህረ-ሲንተሪንግ ፐርሜትሪዝምን ያካትታል። በሴራሚክ slurries ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉት ማያያዣዎች አንዱ ኮሎይዳል ሲሊካ ሲሆን ይህም በመንግስት ደንቦች ምክንያት የኤቲል ሲሊኬት ማያያዣዎችን ተክቷል [50, 34]. ይህ የሆነበት ምክንያት ኮሎይዳል ሲሊካ በቂ አረንጓዴ ጥንካሬ ሊሰጥ እና ስሉሩን በማረጋጋት ራስን ማዋሃድ እና መዋሃድን መከላከል ስለሚችል ነው [51፣ 52]። በርካታ ጥናቶች ጠንካራ ምዕራፍ ክፍልፋይ እና መሙያ እና binder ያለውን ጥምርታ ጨምሮ ሲሊካ binders የተለያዩ መለኪያዎች, አፈጻጸም ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንዳላቸው ደርሰውበታል. የሲሊካ ይዘት እየጨመረ ሲሄድ, viscosity በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል (ምስል 11) ይህም ወደ መታጠፍ ጥንካሬ መጨመር እና የመተላለፊያነት መቀነስ [52, 53]. ይህ የሆነበት ምክንያት የሲሊካ ቅንጣቶች በማድረቅ ሂደት ወቅት የሲሎክሳን ትስስር ኔትወርክ ስለሚፈጥሩ ነው [54]። ይህ ሂደት ኤሌክትሮላይቶችን በመጨመር ማፋጠን ይቻላል, ይህም የሲሊካ ቅንጣቶችን ገለልተኛ ያደርገዋል እና የማድረቅ ጊዜን ያሳጥራል [53]. ከጠንካራው ክፍልፋይ ጋር በሚመሳሰል መልኩ የመሙያ እና የመያዣው ጥምርታ መጨመር የፈሳሹን ጥግግት ይጨምራል፣ በዚህም የተገኘውን ቅርፊት የመጠምዘዝ እና የመጠምዘዝ ጥንካሬን ይጨምራል። ከባህላዊ ኮሎይዳል ማያያዣዎች በተጨማሪ፣ በቅርብ ዓመታት ውስጥ የበለጠ ትኩረት የሰጡት በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ማያያዣዎች ክፍል ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያት ያላቸውን የሴራሚክ ቅርፊት ሻጋታዎችን የማምረት አቅም ያሳያሉ። ከነሱ መካከል, ፖሊቪኒል አልኮሆል (PVA), ኦርጋኒክ ፖሊመር ማያያዣ, በጣም በተደጋጋሚ ጥናት የተደረገው በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ማሰሪያ ነው. የእሱ viscosity (ስእል 12) እና የማጣመም ጥንካሬ በይዘት መጨመር [55, 56] ይጨምራል. ሌላ ጥናት ይህንን አመለካከት ይደግፋል እና PVAን በሲሊኮን ካርቦይድ የሴራሚክ ስርዓት ውስጥ ካሉ ሁለት ፖሊአክሪሊክ አሲድ ማያያዣዎች ጋር ያወዳድራል፣ የሁለቱ ፖሊአክሪሊክ አሲድ ማያያዣዎች የጅምላ ክፍልፋዮች 20% (PA) እና 40% (PA2) የኢታይሊን-አክሬሊክ አሲድ ኮፖሊመር ናቸው። ጥናቱ እንደሚያሳየው በ 15% (የጅምላ ክፍልፋይ) የቢንደር ይዘት ፣ የPA ጠራዥ የበለጠ ተስማሚ የንብረት ጥምረት አቅርቧል። እነዚህ ንብረቶች በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ viscosity እና ምርጥ ትስስር እና መረጋጋት ያካትታሉ [50]. እነዚህን መለኪያዎች የሴራሚክ ቅርፊት ሻጋታዎችን ባህሪያት ላይ ተጽዕኖ ለማሳደር እንዴት ማስተካከል እንደሚቻል ለመረዳት በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ማያያዣዎች ላይ ስለ ዝልግልግ ስርዓት መለኪያዎች ተጨማሪ ምርምር ያስፈልጋል።

 

 

3. የዝግጅት ሂደት

 

የኢንቨስትመንት ቀረጻ ክላሲክ የብረት ማቀነባበሪያ ዘዴ ነው። በቁሳዊ ቴክኖሎጂ ውስጥ ጉልህ እድገቶች ቢደረጉም, አንዳንድ ገፅታዎቹ የተረጋጋ ናቸው. ከሺህ አመታት በኋላ ሊመጣ የሚችለው ባህላዊው "የጠፋ ሰም" የመውሰድ ሂደት አሁንም በዘመናችን በጣም ተወዳጅ ነው, ምክንያቱም በዝቅተኛ ዋጋ, ከፍተኛ መጠን ያለው ትክክለኛነት እና ጠንካራ ድግግሞሽ. ስለዚህ ፣ የዝላይ ማጽጃ ቴክኖሎጂ አሁንም ብዙውን ጊዜ የሴራሚክ ዛጎሎችን ለኢን investmentስትሜንት መውሰድ ዋና ዘዴ ነው። ዘመናዊ ተርባይን ቢላዎችን ጨምሮ ይበልጥ ውስብስብ የሆኑ ስርዓቶችን እና ይበልጥ ትክክለኛ የመውሰድ ዝርዝሮችን በማዘጋጀት የኢንቨስትመንት ቀረጻ ዛጎሎች የሴራሚክ ማዕከሎችን ማካተት አለባቸው። እነዚህ ኮሮች የተለያዩ የውስጥ ጂኦሜትሪዎችን ለመፍጠር ያግዛሉ፣ በተለይም የሙቀት መቆጣጠሪያ ቻናሎችን ለመጨመር [1]። ከተመሠረተበት ጊዜ ጀምሮ የእነዚህ ኮርሞች የማቀነባበሪያ ዘዴዎች በአንፃራዊነት የተረጋጋ ሆነው የቆዩ ሲሆን በመርፌ መቅረጽ ዋነኛው የመፍጠር ዘዴ ነው። ነገር ግን፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ቅይጥ መጣል ከፍተኛ መስፈርቶች የባህላዊ ዛጎሎች ውስንነቶች በተለይም በሜካኒካል እና በሙቀት ባህሪዎች ላይ ያለው ውሱን ቁጥጥር እንዲሁም በማቅለጥ እና በሴራሚክ ዛጎል መካከል ያለው የበይነገጽ ምላሽ።

 

3.1. እንቅፋቶች

 

በኒኬል ላይ የተመሰረቱ ሱፐርአሎይስ እንደ ቲታኒየም፣ ኮባልት፣ ሃፍኒየም፣ ካርቦን፣ ቱንግስተን፣ ታንታለም፣ ሬኒየም፣ አሉሚኒየም፣ አይትሪየም፣ ክሮሚየም፣ ዚርኮኒየም፣ ሞሊብዲነም እና ቦሮን ያሉ በርካታ ቅይጥ ንጥረ ነገሮችን ይይዛሉ። እነዚህ ተጨማሪዎች የተለያዩ ደረጃዎችን በመከልከል እና/ወይም በማረጋጋት አካላዊ ለውጦችን ሊነኩ ይችላሉ፣ በዚህም የውህድ ሙቀትን ሜካኒካል እና ኬሚካላዊ ባህሪያትን ይጨምራሉ [3-5]። ለምሳሌ፣ ከ1% በታች ባለው ክምችት ላይ ያለው ሃፍኒየም የኒኬል ቅይጥ የመንሸራተት መቋቋምን ሊያሻሽል እና በማይክሮክራክቶች ወቅት የማይክሮክራክቶችን ጅምር እና ስርጭት ሊያዘገይ ይችላል [57]። በተጨማሪም፣ እንደ ክሮሚየም እና አሉሚኒየም ያሉ ንጥረ ነገሮች የዝገት መቋቋምን ሊያሻሽሉ ይችላሉ፣ ካርቦን እና አይትሪየም ደግሞ የፖሊክሪስታሊን ቅይጥ ሜካኒካል ጥንካሬን ለመጨመር የእህል ወሰኖችን ሊያጠናክሩ ይችላሉ [58,59]። ሆኖም፣ እነዚህ ንጥረ ነገሮች እና ቀደም ሲል የተጠቀሱት ሌሎች በርካታ ንጥረ ነገሮች ለውህድ ተግባሩ ወሳኝ ቢሆኑም፣ በመጣል ወቅት ከሴራሚክ ቅርፊት ጋር ያለውን የበይነገጽ ምላሽ እንደሚያጠናክሩ ታይቷል [21,60–62]። እነዚህ ንብርብሮች ከሌሎች አሉታዊ ተፅእኖዎች በተጨማሪ የማቀነባበሪያ ወጪዎችን በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራሉ እና የመቅዳት ልኬት ትክክለኛነትን ይቀንሳሉ። ስለዚህ፣ በቀረጻ ወቅት እነዚህን ኬሚካላዊ ግብረመልሶች መቀነስ የበለጠ ትክክለኛ እና ወጪ ቆጣቢ ቅርፊቶችን ለመፍጠር ቁልፍ እርምጃ ነው።

 

የበይነገጽ ምላሾችን ለመቀነስ በስፋት ተቀባይነት ያገኘው ዘዴ የዋናውን ውጫዊ ገጽ እና የቅርፊቱን ውስጣዊ ገጽ በማይንቀሳቀሱ ሽፋኖች መሸፈን ነው። እነዚህ ሽፋኖች በተለምዶ ከብረት ኦክሳይድ፣ ናይትሬድ፣ ካርቦይድ እና/ወይም ሲሊሳይዶች የተዋቀሩ ሲሆኑ እነዚህም ከሴራሚክ ቁሱ ወደ ቅይጥ የሚወጣውን የአዮኖችን ስርጭት ለመቀነስ ምላሽ የማይሰጡ ቦታዎችን የሚፈጥሩ ሲሆን በዚህም በኬሚካላዊ ግብረመልሶች ምክንያት የሚከሰቱ ጉድለቶችን ይቀንሳል።

 

ምስል 11. የኮሎይዳል ሲሊካ ማያያዣው ጠጣር የደረጃ ክብደት ክፍልፋይ በዝልፌር viscosity ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ፣ ይህም viscosity የሚጨምርበት ጊዜ ሲጨምር ነው (ከማጣቀሻ [52] ፈቃድ ጋር የተባዛ)

ምስል 13. 5% (የጅምላ ክፍልፋይ) Cr2O3 የያዘው የቀለጠው የአልሙኒየም ወለል ንብርብር በይነገጽ ስፋት ምስል (ከማጣቀሻ [60] ፈቃድ ጋር እንደገና ተባዝቷል)

ምስል 14. 5% (የጅምላ ክፍልፋይ) ባለ ስድስት ጎን ቦሮን ናይትሬድ የያዘው የቀለጠው የአልሙኒየም ወለል ንብርብር በይነገጽ ስፋት ምስል (ከማጣቀሻ [60] ፈቃድ ጋር እንደገና ተባዝቷል)

ይህ የፊት ገጽታን ምላሽ ለመቀነስ የተሻሻሉ የአልሙኒየም ወለል ንብርብሮችን በተጠቀሙ በርካታ ጥናቶች የተደገፈ ነው። የመጀመሪያ ደረጃ ጥናት እንደሚያሳየው ባለ ስድስት ጎን ቦሮን ናይትራይድ (ኤች-ቢኤን) እና ካልሲነድ ካኦሊን ያለው የሴራሚክ ዱቄት 5 wt% ወደ ላይኛው ንብርብር መጨመር የላይኛው ሽፋን ላይ ያለውን ቅይጥ እርጥበት በእጅጉ ሊቀንስ ይችላል [63]. በቀጣይ ጥናት የቀለጠ የአልሙኒየም ንጣፍ ንጣፎች ከተለያዩ የ h-BN ተጨማሪዎች ጋር ሲነፃፀሩ የተለያዩ የ Cr2O3 ይዘቶችን ከያዙ የአልሙኒየም ወለል ንብርብሮች ጋር ሲነፃፀሩ እና የምላሽ ንብርብር ውጤቶቹ በስእል 13 እና 14 ይታያሉ። ጥናቱ እንደሚያመለክተው የ h-BN ተጨማሪው የእርጥበት አንግል በተሳካ ሁኔታ እንዲጨምር በማድረጉ የቀለጡ ወደ ንጣፍ ንብርብር 3 እንዲቀንስ አላደረገም። [60] መከላከያን የመተግበር ሌላው ዘዴ ቀጭን የሆነ የአሉሚኒየም ሽፋን በቅርፊቱ ወለል ላይ በማስቀመጥ እንዲሠራ ማድረግ ነው. ከዚያም, ላይ ላዩን በኤሌክትሮስታቲክ ዱቄት የተሸፈነ ሊሆን ይችላል, እና የብረት ንብርብር ምላሽ inhibition ማገጃ ሽፋን አካል ለመሆን alumina ጋር ምላሽ ይሆናል [22].

 

3.2. ፈጣን ፕሮቶታይፕ እና ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ የባህላዊ ሼል አሰራር ቴክኒኮችን የጋራ ውስንነቶች ለማሸነፍ ውፍረትን የመቆጣጠር ችግር እና ለአንዳንድ ኬሚካላዊ ቅንጅቶች ተመራጭነትን ጨምሮ በቅርብ ጊዜ የተደረጉ ጥናቶች የቅርፊቱን መዋቅር በተሻለ ሁኔታ ለመቆጣጠር ፈጣን ፕሮቶታይፕ እና ተጨማሪ የማምረቻ (AM) ቴክኖሎጂዎችን ተጠቅመዋል። በቀደመው ግምገማ ላይ እንደተገለጸው፣ የሴራሚክ ዛጎሎች ጠርዞች በጭንቀት ክምችት እና በመቀነስ ምክንያት ለሜካኒካል ውድቀት ሊሆኑ የሚችሉ ቦታዎች ናቸው [33]። ባህላዊ የመጥለቅ ዘዴዎች ይህንን ችግር በብቃት ለመፍታት አልቻሉም፣ እና ስንጥቅ እንዳይሰራጭ ለመከላከል በቂ ጥንካሬ ለማግኘት እንደ መተላለፊያ ያሉ ሌሎች አስፈላጊ ባህሪያትን መስዋዕት ማድረግ ያስፈልጋል [35]። በተጨመሩ ማምረቻዎች ፣ የማምረቻ ተለዋዋጭነት በከፍተኛ ሁኔታ እየተሻሻለ ነው ፣ ይህም የተለያዩ ኬሚካዊ ውህዶች ፣ ውፍረት እና ሜካኒካል እና የሙቀት ባህሪዎችን በተወሰኑ ቦታዎች ላይ ለመፍጠር የሚያስችሉ የተቀናጁ ዲዛይኖችን ለመፍጠር ያስችላል። ስቴሪዮሊቶግራፊን በመጠቀም የተደራረቡ ክፍሎችን በመፍጠር፣ ቁጥጥር ወደ መዋቅራዊ ዲዛይን ደረጃ ሊዘረጋ ይችላል፣ ቀላል የልኬት ማስተካከያዎችን ብቻ አይደለም። ስቴሪዮሊቶግራፊ በፎቶኬሚካል ሂደት ውስጥ በንብርብር የሚገነባ ተጨማሪ የማምረቻ ቴክኖሎጂ ነው። በዚህ ሁኔታ፣ እያንዳንዱ ንብርብር እንደ ክፍሉ አስፈላጊ ተግባር ሊቀረጽ ይችላል፣ በዚህም በተግባራዊ ደረጃ የተሰጣቸው ክፍሎችን ይፈጥራል [64]። ከተመሳሳይ በረቂቅ ላይ ከተመሰረቱ ቴክኒኮች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ሂደት የእያንዳንዱን ንብርብር ባህሪያት ለማስተካከል ስለሚያስችል በርካታ እምቅ ጥቅሞች አሉት፣ ይህም የበለጠ ተግባራዊ የሆኑ ዛጎሎችን ያስከትላል። ጥናቶች እንደሚያመለክቱት ተጨማሪ የማምረቻ ሂደቶች በውጪ እና በጣም በማይነቃቁ ytria ላይ የተመሰረቱ ዱቄቶችን ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉ ሲሆን ዋናው አካል ደግሞ ዝቅተኛ ዋጋ ያለው እና በቀላሉ ሊሟሟ የሚችል የሴራሚክ ቁሳቁሶችን ይጠቀማል። ይህ በክፍል 4.4 ስለ yttria እንደተብራራው የyttria-based ceramics ከከፍተኛ የሙቀት መጠን ቅይጥ ማቅለጫዎች ጋር ሲገናኙ ጥቅም ላይ እንዲውሉ ያስችላቸዋል፣ እንዲሁም የእነሱን ውስንነቶች አሉታዊ ተፅእኖዎች ይቀንሳል። በውጫዊው ኮር አካል እና በዋናው የሰውነት አካል መካከል ያለው መካከለኛ ሽፋን በማስፋፊያ ቅንጅቶች ልዩነት ምክንያት የሚፈጠሩትን የሙቀት ጭንቀቶች ለማቃለል እና የማሽቆልቆል አፈፃፀምን ለማሻሻል [65] ተፈጥሯል። ተጨማሪ ማኑፋክቸሪንግ የበለጠ ሊሄድ ይችላል፣ ይህም የቅርፊቱን ስብጥር እና መዋቅራዊ ቁጥጥር ላይ ተጽዕኖ ከማሳደር ባለፈ በጂኦሜትሪ ላይ ለውጦችንም ያካትታል። ለምሳሌ፣ ተጨማሪ ማምረቻ በወፍራም እና ብዙም የማይበሰብሱ አካባቢዎችን ፐርኮሽን ለማሳደግ በዋናው አካል ውስጥ ቀዳዳዎችን እና ሰርጦችን ለማካተት መጠቀም ይቻላል። በሴራሚክ ኮር ማቀነባበሪያ እና በሌሎች አፕሊኬሽኖች [66፣ 67] ውስጥ በቀዳዳ እና በፔሮሲቲ መካከል ያለው ግንኙነት በሚገባ የተረጋገጠ ሲሆን በማሟያ ማምረቻ በቀላሉ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። ሌላው ተጨማሪ የማምረት ችሎታ መርፌ መቅረጽ ሳያስፈልገው የሰም ዘይቤዎችን በቀጥታ መፍጠር ነው። አንዳንድ ተመራማሪዎች በዚህ መተግበሪያ ውስጥ ተጨማሪ የማምረት ጥቅሞችን አስተውለዋል ፣ ምክንያቱም ከመደበኛ መርፌ መቅረጽ ሂደቶች እና የሰም ስርዓተ-ጥለት ስብሰባ ጋር የተቆራኙትን ከፍተኛ የመሳሪያ ዝግጅት ጊዜ እና ወጪዎችን ስለሚቀንስ [68, 69]።

 

3.3. የጌልካስቲንግ ዘዴ ጄልካስቲንግ ብዙውን ጊዜ የሴራሚክ ማዕከሎችን ለማምረት ከሚጨመሩ የማኑፋክቸሪንግ ቴክኒኮች ጋር የተጣመረ ሂደት ነው። የሴራሚክ ዱቄት በኦርጋኒክ ሞኖመር መፍትሄ ውስጥ የሚቀመጥበት እና ከዚያም ወደ ሻጋታ የሚፈስበት የተጣራ ቅርጽ ያለው ሂደት ነው። ጄልካስቲንግ ውህዱ ወደ ከፍተኛ ጥንካሬ እና በጣም ተሻጋሪ ጄል እንዲሰራ ያስችለዋል እና በአንጻራዊነት አጭር የእድገት ዑደት አለው [70]. በአሉሚና ላይ የተመሰረቱ የሴራሚክ ኮሮችን ዝቅተኛ ወጪ ለማምረት የሚያስችል የጄልካስቲንግ ሂደት በስእል 15 እና 16 [71] እንደሚታየው የመቀነስን ለመቀነስ እና የስንጥቅ መፈጠርን ለመግታት በማቀዝቀዝ የማድረቅ ሂደትን በመጠቀም በተሳካ ሁኔታ ተዘጋጅቷል። ተጨማሪ የመቀነስ ቁጥጥር ከ 0.5% ያነሰ ማግኒዥየም ኦክሳይድ ዱቄት በመጨመር ሊገኝ ይችላል, ይህም የዋናውን የተፈጥሮ ውጣ ውረድ በማካካስ ሰፊ MgAl2O4 [71,72] በመፍጠር. ምስል 15. (ሀ) በተፈጥሮ አየር መድረቅ ምክንያት የሚፈጠሩ ስንጥቆች እና (ለ) በተፈጥሮ አየር ማድረቅ ሂደት ውስጥ ስንጥቅ መፈጠርን መከልከል (ከማጣቀሻው ፈቃድ ጋር ተባዝቷል)። [71]) ምስል 16። የአየር ማድረቂያ ማሽቆልቆልን እና የቀዘቀዘ ማድረቂያ መቀነስን ማነፃፀር እንደሚያሳየው በረዶ ማድረቅ የመድረቅ መቀነስን በእጅጉ ይቀንሳል (ከማጣቀሻው በተፈቀደለት የተሻሻለ) [71]) ቀደም ሲል እንደተገለፀው ጄልካስቲንግ የተለያዩ የሂደት መለኪያዎችን ለማመቻቸት ከተጨማሪ ቴክኖሎጂዎች ጋር ሊጣመር ይችላል. በአንድ ጥናት ውስጥ፣ የተጨመሩ ማምረቻዎች ከጄልካሲንግ ጋር ተጣምረው የተወሳሰቡ የብረት ቅርጾችን በፍጥነት ለመተካት የተወሳሰቡ የሬንጅ ፕሮቶታይፖችን ለማዘጋጀት ነው። እነዚህ ሞዴሎች ዝቅተኛ ዋጋ፣ አጭር የመሪ ጊዜ፣ ከፍተኛ የመፍጠር ትክክለኛነት፣ ጥሩ ግትርነት እና እጅግ በጣም ጥሩ የገጽታ ጥራት ጥቅሞች አሏቸው። በተመሳሳይ፣ በአሉሚኒየም፣ ማግኒዚየም እና ቲታኒየም ቅይጥ የሚወጣ የሴራሚክ ኮር በጄልካስቲንግ አማካኝነት ተዘጋጅቷል። ይህ ዘዴ በካልሲየም ላይ የተመሰረተ ዝቃጭ እና በውሃ ውስጥ የሚሟሟ የኢፖክሲ ሙጫ፣ የአረንጓዴው አካል 58.5% አረንጓዴ ጥግግት እና እስከ 29.5 MPa ድረስ የመታጠፍ ጥንካሬን ተጠቅሟል። በተጨማሪም፣ የኮር ውሀ መሟሟት የመለጠጥ አቅምን ውስንነት በማሸነፍ ዋናውን ከመጣል በኋላ ለማስወገድ ያመቻቻል። እነዚህ አበረታች ባህሪያት ቢኖሩም፣ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ ከፍተኛ የሆነው የሲንቴሪንግ የመቀነስ መጠን ከ11% በላይ ሲሆን ይህም በብዙ የጄልኬስቲንግ ሂደቶች ውስጥ የተለመደ ችግር ነው። ከዚህም በላይ ይህ ሂደት በኒኬል ላይ በተመሰረቱ ሱፐርአሎይዎች ላይ ሊተገበር እንደሚችል የሚያሳይ ምንም ማስረጃ የለም። ቀደም ሲል ብዙ ጊዜ እንደተጠቀሰው ሌላው ቁልፍ የማቀነባበሪያ ጉዳይ የሴራሚክ ቅርፊቱ ዘልቆ መግባት ሲሆን ጋዞች በቅርፊቱ ውስጥ እንዲወጡ ያስችላቸዋል። የሴራሚክ ዛጎሎች የመለጠጥ አቅምን ለማሻሻል ብዙ ሂደቶች በሴራሚክ ፈሳሽ ውስጥ ቀዳዳ የሚፈጥሩ ኤጀንቶችን (PFAs) ይጠቀማሉ, ይህም በሚተኩስበት ጊዜ ይቃጠላሉ, ቀዳዳዎችን ይተዋሉ እና በዚህም የዛጎሉን ቅልጥፍና ያሳድጋሉ. ወደ ፋይብሮሲስ ቀዳዳ-አፈጣጠር ወኪሎች በሚሸጋገርበት ጊዜ ብዙ ጊዜ በሚያጋጥሟቸው ችግሮች ምክንያት በቅርብ ጊዜ የተደረጉ ጥናቶች ወደ ግምታዊ ዘዴ ተመልሰዋል። የመርፌ ኮካኮላ በተለይ ከፍተኛ ጥንካሬ፣ ዝቅተኛ የማስፋፊያ ኮፊሸንት፣ ጥሩ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋም እና ዝቅተኛ ዋጋ ስላለው ተወዳጅ ነው [74]። ከባህላዊ የተዋሃዱ የሲሊካ ዛጎሎች ጋር ሲነጻጸር፣ የመርፌ ኮክ መጨመር ተጨማሪ ሽፋኖችን ሳያስፈልግ አጠቃላይ የቅርፊቱን ውፍረት በ30% እና የጠርዙን ውፍረት በ60% ይጨምራል፣ በዚህም ምክንያት የመተላለፍ እና የምርት ጊዜን ይቀንሳል። ከዚህም በላይ፣ በፔትሮሊየም የሚፈጠሩ ቀዳዳዎች ያሏቸው ቅርፊቶች ከተቀላቀለው የሲሊካ ስርዓት ጋር ሲነፃፀሩ የበለጠ አረንጓዴ ጥንካሬ እና ተመጣጣኝ የሙቀት ጥንካሬ ያሳያሉ፣ ይህም በስእል 17 እስከ 19 [74,75] እንደሚታየው የጨመረው ቀዳዳ እንኳን ጥንካሬ ሊጠበቅ እንደሚችል ያሳያል።

 

 

 

4. የሴራሚክ እቃዎች

 

ቀደም ሲል እንደተገለፀው ለኢንቨስትመንት ዛጎሎች ጥቅም ላይ የሚውሉት የሴራሚክ ማቴሪያሎች በስርዓተ-ፆታ እና በሂደቱ አዋጭነት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. ዋናዎቹ ጉዳዮች ምላሽ ሰጪነት፣ መለቀቅ፣ መካኒካል ባህሪያት፣ ቴርሞሜካኒካል ባህሪያት እና ሂደትን ያካትታሉ። ሴራሚክ ኦክሳይድ በጣም የተሳካላቸው የሴራሚክ ቁሶች መሆናቸውን አረጋግጠዋል ሱፐርአሎይስን ለመጣል ምክንያቱም ከቀለጡ ጋር ብዙም ምላሽ አያገኙም። በሴራሚክ ሼል ዲዛይን ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት ዋናው የሴራሚክ እቃዎች - እና በዚህ ግምገማ ውስጥ የሚብራሩት - ሲሊካ, አልሙኒ, ዚርኮን እና አይትሪየም ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች ናቸው. ከላይ በተጠቀሱት ቁልፍ ባህሪያት ውስጥ የእነዚህ የሴራሚክ እቃዎች ታሪካዊ አፈፃፀም ከዚህ በታች ይመረመራል.

4.1. ሲሊከን ዳይኦክሳይድ

 

ከተፈጨ ሲሊካ (SiO2) የተሰሩ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያላቸውን ቅይጥ ክፍሎችን ለመጣል በጣም ተወዳጅ ከሆኑ የሴራሚክ ቁሳቁሶች መካከል ናቸው። እንደ ፖሊሞርፍ፣ የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ ባህሪያት እንደየደረጃው በእጅጉ ይለያያሉ። እዚህ ላይ የሚብራሩት የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ ዋና ዋና ደረጃዎች የተፈጨ ሲሊካ (አሞርፎስ ቅርፁ) እና ክሪስቶባላይት (በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የሚገኝ የማዕድን ፖሊሞርፍ) ናቸው። በአሞርፎስ ሁኔታው፣ በከፍተኛ የሙቀት አካባቢዎች ብዙ ጥቅሞች አሉት፣ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የሙቀት መስፋፋት (0.6×10⁻⁶ K⁻¹) ጨምሮ፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት ድንጋጤ መቋቋምን ይሰጣል። የተፈጨ ሲሊካ ጥሩ የፍሳሽ ማስወገጃ ችሎታ ያለው ሲሆን የሶዲየም ሃይድሮክሳይድ እና የፖታስየም ሃይድሮክሳይድ የውሃ መፍትሄዎችን በመጠቀም የመውሰድ ቅይጥ እራሱን ሳይጎዳ ሊወገድ ይችላል [24]። ሆኖም፣ የተፈጨ ሲሊካ በጣም ተደማጭነት ያለው ባህሪ በሜካኒካል እና በሙቀት ባህሪያቱ ቁጥጥር ስር ነው። መደበኛ የተፈጨ ሲሊካ ይለሰልሳል፣ ይህም በሲነተር ወቅት በጭንቀት ውስጥ ለመበስበስ የተጋለጠ ያደርገዋል፣ ይህም ሸርተትን ጨምሮ። ይህ ችግር የሼሉን ጥንካሬ በማሳደግ ሊፈታ ይችላል፣ ይህም በአብዛኛው በሁለት ምክንያቶች ላይ የተመሰረተ ነው፡ ግልጽ የሆነ ቀዳዳ እና የክሪስቶባላይት ለውጥ [24]። ክሪስቶባላይት በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ሲንተሪንግ በሚቀላቀሉ የሲሊካ ቅንጣቶች ወለል ላይ የሚፈጠር የሲሊኮን ዳይኦክሳይድ ማዕድን ፖሊሞርፍ ነው [76]። ይህ ለውጥ በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የተዋሃዱ ሲሊካ ላይ የተመሰረቱ የሴራሚክ ቁሳቁሶችን የሲንተሪንግ ባህሪን ይቆጣጠራል፣ ለምሳሌ በመጣል አፕሊኬሽኖች ውስጥ፣ የዋናውን ጥንካሬ ሊያሻሽል ይችላል። ወደ β-ክሪስቶባላይት ምዕራፍ የመጀመሪያ ለውጥ የተዋሃዱ የሲሊካ ዛጎሎች ጥንካሬ እና የመጠን ጥግግት እንደሚጨምር ታይቷል፣ በስእል 20 ላይ እንደሚታየው። በ1300°ሴ (11.4 MPa) የተሰነጠቀው የናሙናው የማጠፍ ጥንካሬ በ1200°ሴ ከተሰነጠቀው የናሙና ናሙና የበለጠ ነው።