أعلى 8 سيراميك عالي الاستقرار الحراري

مقدمة

يجد السيراميك المقاوم للحرارة الشديدة استخدامًا واسعًا في معظم التطبيقات التقنية. فهي تُستخدم في الأفران، وأجزاء الطيران، وآلات الصناعات الثقيلة. فهي توفر القوة والثبات الكيميائي والمتانة حتى في درجات الحرارة العالية للغاية. فيما يلي أهم ثمانية أنواع من السيراميك المقاوم للحرارة الممتازة.

كربيد الهافنيوم - درجة حرارة العمل: 3900 °C

يُعد كربيد الهافنيوم كربيد الخيار الأفضل للسيراميك الأكثر مقاومة للحرارة. فهو قادر على تحمل درجات حرارة تصل إلى 3900 درجة مئوية. ويُستخدم داخل المحركات وكذلك المكونات الفضائية المتطورة. وهو مرغوب فيه عندما تتجاوز درجات الحرارة الحدود العادية. كما أن ثباته الحراري المعزز مفيد في المعدات العلمية التي تتطلب تشغيلًا ثابتًا ودقيقًا.

إن الطبيعة الصلبة لكربيد الهافنيوم تجعله يستخدم بكميات صغيرة في المركبات. كما أنه يزيد من مقاومة درجات الحرارة الكلية لبعض أنظمة السبائك أيضًا. لا تتعرض المادة للتشوه وتحافظ على هيكلها في مستويات درجات الحرارة القصوى.

كربيد التنتالوم - درجة حرارة العمل: 3800 °C

كربيد التنتالوم كربيد هو أحد أنواع السيراميك المقاوم لدرجات الحرارة. يمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 3800 درجة مئوية تقريباً. ويستخدم هذا السيراميك في الأفران ذات درجات الحرارة العالية حيث تكون الحرارة الزائدة مصدر قلق دائم. كما يُستخدم في صناعة الطيران ومكونات المحركات. مقاومته للتآكل تجعله ثابتاً حتى في أقسى البيئات. ويختار المهندسون هذه المادة لأنها يمكن أن تكون مستقرة حتى في حالة صهر المكونات المعدنية.

وجد كربيد التنتالوم كربيد تطبيقات في العالم الحقيقي حيث درجات الحرارة العالية هي القاعدة. لا يتدهور هيكلها مع الصدمات الحرارية المفاجئة. وهو يلبي متطلبات التطبيقات التي يجب أن يكون أداء المادة فيها دون تدهور.

كربيد الزركونيوم - درجة حرارة العمل: 3400 °C

يشترك كربيد الزركونيوم كاربايد في عدد من الخصائص المقاومة للحرارة مع نظيره الهافنيوم. فهو مستقر للغاية عند تسخينه. يُستخدم هذا السيراميك في الأدوات التي تتعرض للحرارة باستمرار، مثل أجزاء المفاعل والأفران. كما يُستخدم كربيد الزركونيوم في الطلاءات الواقية التي تحمي المحركات التي تعمل في درجات حرارة عالية.

وقد استُخدم هذا المركب في العديد من العمليات الصناعية، حيث كانت قدرته على تحمل التغيرات الحرارية السريعة مفيدة. يساعد كربيد الزركونيوم كربيد على منع تآكل الأسطح المعدنية الحيوية.

ديبورايد الهفنيوم - درجة حرارة العمل: 3250 °C

يُعدّ ثنائي بوريد الهافنيوم ديبورايد مركب آخر مقاوم للحرارة العالية. وعلى الرغم من أنه ليس معروفًا لعامة الناس مثل بعض المركبات الأخرى، إلا أنه أكثر أهمية في التطبيقات الحرارية. ويستخدم في الدروع الحرارية عالية التقنية والأجزاء الصناعية التي تحدث فيها ارتفاعات في درجات الحرارة. تساعد خصائصه على تقليل مشاكل التمدد الحراري التي تصاحب الحرارة.

يستخدم ديبوريد الهافنيوم ديبورايد من قبل الفرق الهندسية في تصميمات الطيران عالية التقنية. ويضمن السيراميك في التصميم تعزيز السلامة في التطبيقات الحرارية الصعبة. كما أن مرونته تجعله المفضل لدى المتخصصين الذين يعملون في البيئات القاسية.

نيتريد التنتالوم - درجة حرارة التشغيل: 3000 °C

يتميز نيتريد التنتالوم بمقاومته في الظروف الحرارية القاسية، وهو سيراميك مرغوب للاستخدام في الأماكن التي تكون فيها درجات الحرارة العالية والتفاعلات الكيميائية الشديدة. ويظهر في أجهزة معدات الأفران الصناعية وطلاء المكونات الكهربائية. تظل المادة مستقرة عندما تتجاوز درجات الحرارة ما هو طبيعي بالنسبة للسيراميك الآخر.

وتكشف التطبيقات في العالم الحقيقي عن استخدام نيتريد التنتالوم في الإلكترونيات المتطورة. وقد تم توثيق أداء التسخين الدوري بشكل جيد. وهو خيار مناسب في التطبيقات التي تتطلب مقاومة حرارية عالية الجودة.

نيتريد البورون - درجة حرارة العمل: 2000 درجة مئوية (جو خامل)

إن نيتريد البورون هو سيراميك متعدد الاستخدامات، وهو مستقر حرارياً بدرجة عالية. يمكن أن يعمل في درجات حرارة تتراوح حول 2000 درجة مئوية في جو خامل. ويُستخدم في التشحيم والعوازل عالية الحرارة والمكونات الإلكترونية. المقاومة الكيميائية لنيتريد البورون نيتريد تجعله منتجاً مرغوباً فيه. كما أن هذا السيراميك خفيف الوزن للغاية، مما يوفر مزايا للتطبيقات الفضائية والإلكترونية.

ويجعل قوامه الأملس نيتريد البورون نيتريد يُستخدم كطلاء لمختلف العمليات الصناعية. كما أنه يعمل على تقليل الاحتكاك في درجات الحرارة العالية. كما أن سجلها المثبت في تحمل درجات الحرارة العالية يجعلها مادة موثوقة في نظر العديد من المهندسين.

كربيد البورون - درجة حرارة التشغيل: 2000 درجة مئوية

يمتلك كربيد البورون ثباتًا حراريًا مثاليًا مع درجات حرارة تشغيل قصوى مناسبة تتراوح بين 1800 و2000 درجة مئوية. يشتهر كربيد البورون كربيد البورون أيضًا بالصلابة والخفة. يستخدم كربيد البورون كربيد على نطاق واسع في التطبيقات المقاومة للتآكل. ويوجد أيضًا في الدروع الواقية والأدوات الكاشطة حيث تنتج حرارة عالية أثناء التشغيل.

يفضل المهندسون كربيد البورون لأنه مرن. فهو يزيد من العمر الافتراضي للعديد من الأجزاء الميكانيكية عالية الضغط. وقدرته على تحمل ليس فقط الحرارة ولكن أيضًا التآكل الكيميائي جعله مفضلًا في مجموعة واسعة من الصناعات.

كربيد السيليكون - درجة حرارة التشغيل: 2000 درجة مئوية

يحقق كربيد السيليكون أفضل أداء في معظم التطبيقات الصناعية. فهو يتمتع بمقاومة لدرجات حرارة تتراوح بين 1900 و2000 درجة مئوية. يوجد كربيد السيليكون في أجزاء المحركات، ووسادات الفرامل، والمكونات الحرارية. إن ثباته الحراري وقوته العالية مسؤولان عن تحسين الأداء، كما أنه يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل، وهي ميزة أخرى أثناء الخدمة الممتدة.

وقد تم الإبلاغ عن استخدام كربيد السيليكون في استخدامات السيارات منذ فترة طويلة، حيث تُعد متانته الممتازة في الظروف القاسية مثالية لمؤسسات الطاقة والنقل على حد سواء. إنها المادة المختارة للمصممين لاستخدامها عندما لا يمكن تحمل أي عطل على الإطلاق.

الأسئلة المتداولة

س: ما هي الوظائف التي يُستخدم فيها السيراميك عالي الحرارة؟

س: يتم استخدامها في الأفران وأجزاء الطيران والآلات الصناعية لتحمل الحرارة الشديدة.

ف: هل يمكن أن يتحمل السيراميك التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة؟

س: نعم، يحافظ السيراميك على هيكله في ظل تغيّر الضغط والحرارة بسرعة عالية.

و: هل يتم استخدام السيراميك في الاستخدامات الشائعة على نطاق واسع؟

س: يتم استخدامها في الصناعات المتخصصة والتطبيقات عالية التقنية ولكن ليس في المنتجات المنزلية الشائعة.