metallurgydata متالورژی دیتا

به مواد (معمولاً جامد)ی که بخش عمدهٔ تشکیل دهندهٔ آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود.
این تعریف نه‌تنها سفالینه‌ها، پرسلان(چینی)، دیرگدازها،محصولات رسی سازه‌ای، ساینده‌ها، سیمان و شیشه را در بر می‌گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب‌ها، فروالکتریک‌ها،شیشه،سرامیک‌ها، سوخت‌های هسته‌ای و ... نیز می‌شود.
برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند،در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته‌اند. ولی در کل اکثریت تاریخ‌نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند.(بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک‌های سنتی است)
ریشه واژه
واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس (κεραμικός) گرفته شده‌است که به معنی سفال یا شیء پخته‌شده‌است.
سرامیک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
سرامیک‌های سنتی (سیلیکاتی)
سرامیک‌های مدرن (مهندسی)
سرامیک‌های اکسیدی
سرامیک‌های غیر اکسیدی

سرامیک‌های اکسیدی را از لحاظ ساختار فیزیکی می‌توان به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:
سرامیک‌های مدرن مونولیتیک (یکپارچه)
سرامیک‌های مدرن کامپوزیتی

انواع سرامیک‌ها
سرامیک‌های سنتی
این سرامیک‌ها همان سرامیک‌های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و ...
سرامیک‌های مدرن
این فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اولیهٔ خالص و سنتزی ساخته می‌شوند. این نوع سرامیک‌ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده‌اند.
سرامیک‌های اکسیدی
برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:
    برلیا (BeO)
    تیتانیا (TiO۲)
    آلومینا (Al۲O۳)
    زیرکونیا (ZrO۲)
    منیزیا (MgO)

سرامیک‌های غیراکسیدی
این نوع سرامیک‌ها با توجه به ترکیبشان طبقه‌بندی می‌شوند که برخی از پرکاربردترین آنها در زیر آمده‌اند:
    نیتریدها
        BN
        TiN
        Si۳N۴
        GaN
    کاربیدها
        SiC
        TiC
        WC
صنعت سرامیک
بازار سرامیک‌های پیشرفته در ایالات متحده آمریکا در سال ۱۹۹۸ نزدیک به ۷۰۵ میلیون دلار بود که در سال ۲۰۰۳ به ۱۱ بیلیون دلار رسید.
خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر
دیرگدازی بالا
سختی زیاد
مقاومت به خوردگی بالا
استحکام فشاری بالا

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی
در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:
الکتریکی و مغناطیسی
        عایق‌های ولتاژ بالا (AlN- Al۲O۳)
        دی الکتریک (BaTiO۳)
        پیزوالکتریک (ZnO- SiO۲)
        پیروالکتریک (Pb(ZrxTi۱-x)O۳))
        مغناطیس نرم (Zn۱-xMnxFe۲O۴)
        مغناطیس سخت (SrO.۶Fe۲O۳)
        نیمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO۲)
        رسانای یونی (β-Al۲O۳)
        تابانندهٔ الکترون (LaB۶)
        ابررسانا (Ba۲LaCu۳O۷-δ)
    سختی بالا
        ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (۲O۳TiN-Al)
        مقاومت مکانیکی (SiC- Si۳N۴)
    نوری
        فلورسانس (Y۲O۳)
        ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف) (SnO۲)
        منحرف کنندهٔ نوری (PLZT)
        بازتاب نوری (TiN)
        بازتاب مادون قرمز (SnO۲)
        انتقال دهندهٔ نور (SiO۲)
    حرارتی
        پایداری حرارتی (ThO۲)
        عایق حرارتی (CaO.nSiO۲)
        رسانای حرارتی (AlN - C)
    شیمیایی و بیوشیمیایی
        پروتزهای استخوانی P۳O۱۲(Al۲O۳.Ca۵(F،Cl))
        سابستریت (TiO۲- SiO۲)
        کاتالیزور (KO۲.mnAl۲O۳)
    فناوری هسته‌ای
        سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی
        مواد کاهش‌دهندهٔ انرژی نوترون
        مواد کنترل کنندهٔ فعالیت راکتور

تفاوت کاشی و سرامیک
یک قطعه کاشی از دو قسمت تشکیل می شود :
1- قطعه سفالی که قسمت اصلی و استخوان‌بندی کاشی را تشکیل می‌دهد.
2- لعاب روی آن که ماده‌ای است شیشه‌ای و قسمت رویی آن را تشکیل می‌دهد . حال به کاشی ای که لعاب روی آن از جنس سرامیک باشد ، کاشی سرامیکی یا سرامیک (در بازار) گفته می شود . به مواد غیرآلی غیرمعدنی جامد اصطلاحا سرامیک گفته می شود .

از زمانی که انسان غارنشینی را به قصد یافتن مکان زیست بهتر ، پشت سر گذاشت، با مصالح ساختمانی سر و کار پیدا کرده بود. بدیهی است که این مواد از نوع موجود در طبیعت بود، مانند پوست برای بنا کردن خیمه و یا گل و سنگ برای تهیه مسکن دائمی‌. بعدها بشر آموخت که از قطعات چوب و تخته و میخ و پیچ برای استحکام بنا استفاده کند و موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان را برای اتصال محکم‌تر قطعات سنگ و یا چوب به یکدیگر بکار بگیرد، ولی خاک رس مهمترین ماده اولیه تهیه بسیاری از مصالح ساختمانی است. خاک رس به صورت ناخالص در تهیه کوزه ، گلدان هاى گلی ، ظروف سفالی ، اشیا و لوله‌هاى سفالی ، سرامیک ، سیمان و به صورت خالص ، در تهیه ظروف چینی و ... مصرف می‌شود.
از نظر واژه: سرامیک به کلیه جامدات غیر آلی و غیر فلزی گفته می‌شود.
از نظر ساختار شیمیایی: کلیه موادی که از مخلوط خاک رس با ماسه و فلدسپار در دمای بالا بدست می‌آیند و توسط توده شیشه مانندی انسجام یافته و بسیار سخت و غیر قابل حل در حلال‌ها و تقریبا گداز ناپذیر می‌‌باشند، سرامیک نامیده می‌شوند.

نقش اجزای سه‌گانه در سرامیک
خاک رس: موجب نرمی ‌و انعطاف و تشکیل ذرات بلوری سرامیک می‌شود.
ماسه: قابلیت چین خوردن ، پس از خشک و گرم شدن و تشکیل ذرات بلوری سرامیک را کاهش می‌دهد.
فلدسپار: در کاهش دادن دمای پخت و تشکیل توده شیشه‌اى و چسباننده ذرات بلوری سرامیک موثر است.

خواص سرامیک‌ها
خواص سرامیک‌ها بسته به نوع و درجه خلوص هر یک از اجزای اصلی ، مواد افزودنی ، لعاب ، زمان حرارت دادن ، مواد اکسنده و کاهنده‌هاى موجود در محیط ، تغییر می‌کند. در قرن حاضر صنعت سرامیک سازی توسعه و تنوع شگرفی یافته و اهمیت و کاربردهای آن نیز وسعت پیدا کرده است.
سرامیک‌های ویژه

مقره‌های برق:
که عایقهای خوبی برای گرما و برق هستند و در آنها از Al2O3 ، Zr2O3 استفاده می‌شود.

سرامیک‌های مغناطیسی:
در در این نوع سرامیک از اکسیدهای آهن استفاده می‌شود. مهمترین کاربرد آنها در تهیه عنصرهای حافظه در کامپیوتر است.

سرامیک‌های شیشه‌اى:
وقتی شیشه معمولی پس از تهیه در دمای بالایی قرار گیرد، تعداد قابل توجهی از ذرات بلور در آن تشکیل می‌شود و خاصیت شکنندگی آن کم می‌گردد و بر خلاف شیشه‌های معمولی دیگر ، ایجاد یا پیدایش شکاف کوچک در آنها ساری نمی‌باشد،‌ یعنی این شکافها خود به خود پیشرفت نمی‌کنند. از این نوع سرامیک‌ها برای تهیه ظروف آشپزخانه یا ظروفی که برای حرارت دادن لازم باشند، استفاده می‌شود که آن را اصطلاحا پیروسرام می‌نامند.

لعابها و انواع آنها
لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را در بر می‌گیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب (PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمی‌‌آورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه‌ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت می‌دهند. پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را می‌نویسند و یا طرح مورد نظر را نقاشی می‌کنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بار دیگر حرارت می‌دهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزش‌تر و نوشته و طرح روی آن بادوام‌تر می‌شود.

لعابها در انواع زیر وجود دارند:
لعاب بی‌رنگ: این نوع لعاب که برای پوشش سطح چینی‌های بدلی ظریف بکار می‌رود، بی رنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه می‌شود.
لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu2O) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO) و برای رنگ سبز از اکسید کروم (Cr2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده می‌شود.
لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چپنی‌های بدلی معمولی بکار می‌رود و از مخاـوط SnO2 , PbO , SiO2 , Pb3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه می‌‌شود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در می‌آورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه‌ور می‌کنند.

ظروف لعابی
ظروف لعابی درواقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب می‌پوشانند. البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب کرد و یا اینکه تحت ضربه قرارداد، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و می‌ریزد.
انواع چینی
چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می‌‌شوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا سخت و چینی‌های بدلی تقسیم می‌شوند.

چینی‌های اصل:
چینی ظرف: که می‌توان آن را نوعی شیشه کدر دانست، مانند ظرف چینی معروف به سور. از ویژگیهای این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود می‌‌گیرد.
چینی سیلیسی: این نوع چینی که به چینی لیموژ معروف است، درکشورهای فرانسه ، ژاپن و چین تهیه می‌‌شود. مواد اولیه آن خاک چینی سفید ، شن سفید و فلدسپار است.
چینی آلومینیوم‌دار: این نوع چینی به نام چینی ساکس و بایو در فرانسه تهیه می‌‌شود و دارای Al2O3 , SiO2 , CaO است.
چینی‌های بدلی: خمیر این نوع چینی‌ها ترکیبی حد واسط از خمیر سفال و خمیر چینی‌های ظریف است. در نتیجه سختی آنها از چینی‌های اصل کمتر است. از این رو ، حتما باید آنها را با لعاب بپوشانند. این نوع چینی‌ها خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:
بدل چینی‌های معمولی که خمیر آنها رنگی است و از این رو ، با لعاب کدر پوشانیده می‌شود.
بدل چینی ظریف که خمیر آنها مانند خمیر چینی بی‌رنگ است اما بر خلاف چینی در مقابل نور شفاف نیست. معمولا سطح این نوع چینی‌ها را از لعاب بی‌رنگ ورنی مانند و شفاف می‌پوشانند تا ظاهری مانند چینی اصل پیدا کنند.