زركونيا في مواد السيراميك

يجب أن يكون لديكم جميعًا بعض المعرفة عن مواد السيراميك وخصائصه وتطبيقاته في الصناعات المختلفة. في هذه المقالة، سوف تتعلمون كيف ولماذا يعتبر البعض الزركونيا مادة سيراميك نموذجية. تتمتع زركونيا، التي تحتوي على بنية بلورية أحادية السلسلة في درجة حرارة الغرفة، بالقدرة على تحويل بنيتها من رباعي الزوايا إلى أحادي السلسلة مع تغير درجة الحرارة أو زيادة الضغط. وبصرف النظر عن هذه الخاصية، هناك نقطة أخرى مهمة يجب معرفتها وهي أنه عند خلط الزركونيا مع أكاسيد أخرى، تصبح أطوارها المكعبة/رباعية الزوايا مستقرة. قبل الخوض في تفاصيل تطبيقات الزركونيا في السيراميك، دعونا نقيّم هذه المادة من منظور مختلف.

الخصائص الهندسية:
تُعد زركونيا كخزف واحدة من أكثر المواد التي خضعت لأبحاث في المواد الهندسية. خصائصها تجعلها أفضل مادة خزفية. ليس هذا فحسب، بل إنها أيضًا مادة سيراميك كهربائية. يتم استيراد زركونيا وتداولها في جميع أنحاء العالم بأشكال مختلفة لاستخدامها في العديد من الصناعات. وتشمل أيضًا سبائك سيراميك الزركونيا ذات الخصائص التالية:

- لديها قوة جيدة وصلابة عالية للكسر
- إنه مقاوم للماء وصلب
- زركونيا مادة غير مغناطيسية
- يتميز سيراميك زركونيا بموصلية حرارية ضعيفة.
- إنه مقاوم للتآكل حتى في التفاعل مع الأحماض والقلويات.
- وفقًا لأحد الأبحاث، فإن معامل مرونته يماثل تقريبًا معامل مرونة الفولاذ

هذه الخصائص جذابة بالتأكيد للعديد من الصناعات، وخاصة الهندسة والتصميم، لاستخدامها في تطبيقات مختلفة. لجعلها أكثر فائدة، غالبًا ما يتم مزج الزركونيا مع أكاسيد أخرى مثل المغنيسيوم أو الكالسيوم أو الإيتريا. إلى جانب التغييرات في الخصائص الأساسية، يتغير أيضاً هيكلها رباعي الزوايا وتتشكل بلورات مكعبة صغيرة تجعل الزركونيا مستقرة بشكل فائق.

الاستخدامات:
كما هو موضح أعلاه، يُستخدم الزركونيا بشكل رئيسي في إنتاج المواد الخزفية والكهربائية الخزفية المختلفة بسبب الموصلية الأيونية العالية. بعض الاستخدامات المهمة الأخرى للزركونيا في السيراميك هي:

- يستخدم في صناعة السكاكين الخزفية لأنه أكثر صلابة وحدّة من الفولاذ.
- ونظرًا لانخفاض الموصلية الحرارية له، فإنه يُستخدم في عملية صنع الألياف الخزفية العازلة لأنظمة التسخين المختلفة بما في ذلك أفران النمو البلوري، وعزل مكدس خلايا الوقود وأنظمة التسخين بالأشعة تحت الحمراء.

توضح المعلومات المذكورة أعلاه التطبيقات الرئيسية للزركونيا إلى جانب خصائصه النموذجية. ونظرًا لطبيعتها الخزفية الفريدة، تُعد هذه المادة مفيدة للغاية في صنع منتجات مختلفة تتراوح من الأواني المنزلية إلى الهياكل الهندسية المعقدة مثل الأفران وأنظمة التسخين.