Seramik Nedir Ve Kullanım Alanları Nelerdir?
Seramik kelimesi, çömlekçilik anlamına gelen Yunanca keramikos kelimesinden gelmektedir. İlk seramikler çanak çömlek iken, terim bazı saf elementler de dahil olmak üzere büyük bir malzeme grubunu kapsamaktadır. Bir seramik, yüksek sıcaklıkta ateşlenen, genellikle bir oksit, nitrür, borür veya karbür bazlı inorganik, metalik olmayan bir katıdır. Poroziteyi azaltan ve pürüzsüz, genellikle renkli bir yüzeye sahip bir kaplama üretmek için seramikler fırınlanmadan önce sırlanabilir. Çoğu seramik, atomlar arasında iyonik ve kovalent bağların bir karışımını içerir. Elde edilen malzeme kristal, yarı kristal veya camsı olabilir. Benzer şekilde bir yapıya sahip olan amorf bileşenlerine çoğunlukla cam ismi verilir.
Dört ana seramik türü beyaz eşya, yapısal seramikler, teknik seramikler ve refrakterlerdir. Beyaz eşyalar arasında tencere, çanak çömlek ve duvar karoları bulunur. Seramiklerden yapısal alanda uygulananlar arasında borular, tuğlalar, yer karoları, çatı kiremitleri bulunmaktadır. Teknik seramikler ayrıca özel, ince, gelişmiş veya mühendislik seramikleri olarak bilinir. Bu çeşit, özel döşeme,yatak, seramik frenler, biyomedikal implantları, seramik frenler ve motorlar ile nükleer yakıtlar ile kaplamalarda kullanılmaktadır. Refrakterler, potalar, hat fırınları yapmak ve gazlı şöminelerde ısı yaymak için kullanılan seramiklerdir.
Seramik Nasıl Yapılır?
Seramik hammaddeleri arasında kil, kaolinat, alüminyum oksit, silikon karbür, tungsten karbür ve bazı saf elementler bulunur. Ham maddeler, şekillendirilebilen veya kalıplanabilen bir karışım oluşturmak için su ile birleştirilir. Seramikler yapıldıktan sonra çalışmak zordur, bu nedenle genellikle istenen son hallerine göre şekillendirilirler. Form kurumaya bırakılır ve fırın adı verilen bir fırında pişirilir. Ateşleme süreci, yeni kimyasal bağlar oluşturmak için enerji sağlar malzemede (vitrifikasyon) ve bazen yeni mineraller (örneğin, porselenin fırınlanmasında kaolinden mullit formları). Su geçirmez, dekoratif veya işlevsel sırlar, ilk pişirmeden önce eklenebilir veya daha sonra bir pişirme gerektirebilir (daha yaygın). Bir seramiğin ilk pişirimi, bisque adı verilen bir ürün verir. İlk ateşleme organikleri ve diğer uçucu safsızlıkları yakar. İkinci (veya üçüncü) ateşleme cam olarak adlandırılabilir.
Seramik Örnekleri ve Kullanım Alanları
Çanak çömlek, tuğlalar, karolar, çanak çömlek, çini ve porselen seramiğin yaygın örnekleridir. Bu malzemeler inşaatta, işçiliğinde ve sanatta kullanım için iyi bilinmektedir. Başka birçok seramik malzeme vardır, bazıları şunlardır:
• Geçmişte cam, seramik gibi pişirilen ve işlenen inorganik bir katı olduğu için seramik olarak kabul edilirdi. Ancak cam şekilsiz olduğu için katı, cam genellikle ayrı bir malzeme olarak kabul edilir. Seramiğin sıralı içyapısı özelliklerinde büyük rol oynamaktadır.
• Karbon veya katı saf silikon seramik olarak nitelendirilir.. Kesin anlamda bir elmas, seramik olarak adlandırılabilir.
• Silisyum karbür ve tungsten karbür, yüksek aşınma direncine sahip teknik seramiklerdir, bu da onları vücut zırhı, madencilik için aşınma plakaları ve makine bileşenleri için yararlı kılar.
• Uranyum oksit (UO 2, nükleer reaktör yakıtı olarak kullanılan bir seramiktir.
• Zirkonya (zirkonyum dioksit) seramik bıçak ağızları, değerli taşlar, yakıt hücreleri ve oksijen sensörleri yapmak için kullanılır.
• Çinko oksit (ZnO) bir yarı iletkendir.
• Bor oksit, vücut zırhı yapmak için kullanılır.
• Bizmut stronsiyum bakır oksit ve magnezyum diborür (MgB 2) süper iletkenlerdir.
• Steatit (magnezyum silikat), elektrik yalıtkanı olarak kullanılır.
• Baryum titanat, ısıtma elemanları, kapasitörler, dönüştürücüler ve veri depolama elemanları yapmak için kullanılır.
Seramik eserler arkeoloji ve paleontolojide yararlıdır çünkü kimyasal bileşimleri kökenlerini belirlemek için kullanılabilir. Bu sadece kilin bileşimini değil, aynı zamanda kıvamın – üretim ve kurutma sırasında eklenen malzemeleri de içermektedir.
Seramiklerin Özellikleri
Seramikler, özelliklerini genellemek zor olan çok çeşitli malzemeler içerir. Seramiklerin çoğu aşağıdaki özellikleri sergiler:
• Yüksek sertlik
• Genellikle kırılgan, zayıf tokluk
• Yüksek erime noktası
• Kimyasal direnç
• Zayıf elektriksel ve termal iletkenlik
• Düşük süneklik
• Yüksek elastikiyet modülü
• Yüksek basınç dayanımı
• Çeşitli dalga boylarına optik şeffaflık
• İstisnalar arasında süper iletken ve piezoelektrik seramikler bulunur.
Seramik İlgili Terimler
Seramiğin hazırlanması ve karakterizasyonu bilimine seramografi denilmektedir. Kompozit malzemeler, seramik içeren birden fazla sınıf malzemeden oluşur. Kompozit örnekleri arasında karbon fiber ve cam elyafı yer alır. Sermet seramik ise metal bileşenler içermekte olan ve karma bir malzeme çeşididir. Bunun yanında cam seramik, kristalin olmayan bir malzemedir ve seramik bileşimidir. Kristalin seramikler kalıplanma eğilimindeyken, cam seramikler bir eriyiğin dökümünden veya üflenmesinden oluşur. Cam seramik örnekleri, cam ocakları ve nükleer atıkları bertaraf etmek üzere bağlamak için kullanılan cam kompoziti içermektedir.
Geleneksel Seramik – Çanak çömlek
Çömlekçilik, en eski insan teknolojilerinden biridir. Çin'in Hunan Eyaletinde yakın zamanda bulunan kil çanak çömlek parçaları, 17.500-18.300 yıllık karbona tarihlendirilmiştir. Geleneksel seramikler kil esaslıdır. Burada gösterilen çanak çömlek kategorileri, toprak, taş ve porselendir. Kullanılan killerin bileşimi, katkı maddelerinin türü ve pişirme sıcaklıkları son ürünün yapısını belirler. Başlıca çanak çömlek türleri toprak, taş ve porselen olarak tanımlanır.
Toprak çömlek sofra takımları ve dekoratif objeler için yaygın olarak kullanılır. Çanak çömlek yapımında kullanılan en eski malzemelerden biridir. Kil nispeten düşük sıcaklıklarda (1,000–1,150 ° C) ateşlenir ve hafif gözenekli, iri bir ürün oluşturur. Gözenekliliğinin üstesinden gelmek için, ateşlenen nesne su içinde süspanse edilmiş (sır) ince öğütülmüş cam tozu ile kaplanır ve ardından ikinci kez ateşlenir. Faience, Delft ve majolica, pişmiş topraktan yapılmış örneklerdir.
Seramik kil, cam benzeri hale gelene kadar (vitrifiye) yüksek bir sıcaklıkta (yaklaşık 1.200 ° C) ateşlenir. Taş eşya gözeneksiz olduğundan sır sadece dekorasyon amaçlı uygulanır. Mutfakta yemek pişirmek, pişirmek, sıvıları saklamak ve tabak servis etmek için kullanıma uygun, sağlam, yonga tutmaz ve dayanıklı bir malzemedir.
Porselen çok sert, yarı saydam beyaz bir seramiktir. En eski porselen formları MÖ 1600 civarında Çin'de ortaya çıktı ve MS 600'de Çin porselenleri, Arap tüccarlar için değerli bir üründü. Porselen Çin ile ilişkilendirildiğinden ve genellikle tabak, bardak, vazo ve diğer güzel sanat eserlerinin yapımında kullanıldığından, genellikle ' fine china ' adıyla anılır.
Porselen yapmak için az miktarda cam, granit ve feldispat mineralleri ince beyaz kaolin kili ile öğütülür. Daha sonra elde edilen ince beyaz toza su ilave edilir, böylece yoğurulabilir ve şekillendirilebilir. Bu fırında 1.200–1.450 ° C arasında ateşlenir. Dekoratif sırlar daha sonra uygulanır ve ardından daha fazla fırınlanır. Yapımı daha kolay, kırılması daha zor ve porselenden daha güçlü olan kemik çini, sığır kemiklerinden kile, feldspat minerallerine ve ince silis kumunakül ilave edilerek yapılır.
Gelişmiş Seramikler – Yeni Malzemeler
İleri seramikler genellikle kil esaslı değildir. Bunun yerine, ya oksitlere ya da oksit olmayanlara ya da ikisinin kombinasyonlarına dayanırlar:
• Kullanılan tipik oksitlerdir alüminyum (Al 2 O 3 ) ve zirkonya (ZrO 2 ).
• Oksit olmayanlar genellikle karbürler, borürler, nitrürler ve silisitlerdir, örneğin bor karbür (B 4 C), silikon karbür (SiC) ve molibden disilisit (MoSi 2).
Üretim süreçleri öncelikle çok ince bileşen malzeme tozlarının iyice karıştırılmasını içerir. Onları yeşil bir cisim haline getirdikten sonra, bu yüksek sıcaklıkta ateşlenir (1.600-1.800 ° C). Bu adım genellikle oksijensiz bir atmosferde gerçekleştirilir. Yüksek sıcaklık, bireysel seramik bileşenlerin küçük taneler sağlar, bu küçük taneler sert, dayanıklı, uzun ömürlü ve korozyona dirençli bir ürün oluşturmak içindir. Bu işleme sinterleme denilmektedir.
Gelişmiş Seramik Uygulamaları
Gelişmiş seramik malzemeler artık, buzdolabı mıknatıslarından metal üretimi ve işleme, havacılık, elektronik, otomotiv de dahil olmak ürün yelpazesi geniştir. Ayrıca endüstrilere kadar günlük kullanımın birçok alanında iyi bir şekilde yerleşmiştir.
Modern tıpta, genellikle biyoseramik olarak adlandırılan ileri seramikler giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Alümina ve zirkonya gibi biyoseramikler, yüksek bir cilaya kadar cilalanabilen sert, kimyasal olarak inert malzemelerdir. Kalça ve diz protezi gibi ortopedik operasyonlarda diş implantı ve kemik ikamesi olarak kullanılırlar.
|
