Günlük hayatımızda seramik malzemeleri yalnızca porselen tabaklarda, bardaklarda, ev süs eşyalarında, banyo taşları gibi yerlerde görebiliyoruz. Ancak seramik malzemeler sadece bu gördüğümüz yerlerde değil hayatımızın her alanında bulunmaktadır. Evlerimizde bulunan camlar, evlerimizin yapımında kullanılan tuğlalar, çimentolar, hatta sıvı kristal malzemelerden yapılan yataklarda yine seramik malzemelerden üretilir. İlerleyen teknolojilerde araba motorlarında katalitik konvertör (motordan gelen artık gazın doğaya verilmeden önce temizlenmesi sağlanır) gibi yüksek sıcaklığa dayanması gereken parçaların üretiminde de kullanılır Şekil 1.1. Aynı zamanda elektronik devre elemanlarının (mikroçipler Şekil , dirençler, kapasitörler) üretiminde de kullanılırlar. Genel kullanım alanları olarak, CNC makinelerinde kesici uçların yapımında, zımparalarda, jet motorlarında, savunma sanayisinde, omuz protezlerinde, diş protezleri gibi protezler de kullanım alanları arasındadır.
Şekil 1.1 Katalitik Konverter
Seramik Nedir ?
Seramikler, metal ve metal dışı elementlerden oluşan inorganik katılardır. Seramikler refrakter malzemedir. Refrakter malzeme, aşırı sıcaklık, asit ve alkillerden gelen ve genel aşınma gibi günlük yıpranmalara dayanabilen sert teknik malzemelerdir.
Seramikler geleneksel seramik ve ileri seramikler olmak üzere iki sınıfta incelenirler. Geleneksel seramiklere, hepimizin bildiği porselen tabaklar, bardaklar diyebiliriz. Kil, kuvars, feldspat gibi doğal hammaddelerin yüksek sıcaklıkta pişirilmesi ile elde edilen seramiklere geleneksel seramikler denir. Yapısal olarak bakıldığında nemi çekildiğinde yapı malzemesi olarak kullanılırlar. Malzemenin mekanik özelliklerine bakıldığında, çok yüksek mukavvemet dayanımı beklemeyiz. Bu yüzden yapımında yüksek mühendsilik gerektirmez. Örnek olarak; Porselen, cam, tuğla, çimento vb. verebiliriz.
İleri seramikler ise, oksitler, karbürler, nitrürler, borürler gibi yapay ya da doğal hammaddelerin saflaştırılmasıyla elde edilirler. İleri teknoloji seramikleri için kullanılırlar. Geleneksel seramiklere göre hammaddeleri pahalıdır ve üretim süreleri uzundur. Kullanım alanları ileri teknoloji alanları olduğu için üzerine etkiyen gerilimlerin hesaplaması ve kullanım alanına göre mukavvemet özelliklerinin belirlenmesi için ileri mühendislik hesapları gerektirir. Örnek olarak; Alümina (entegre devrelerde kullanılır), silika (entegre devrelerde), bor nitrür (Sert kesici takımlarda), silisyum karbür, silisyum nitrür verebiliriz.
Seramik Malzemelerin Yapısal Özellikleri
Seramik malzemeleri metal ve kompozitlerden ayıran en önemli özellikler, ilk olarak seramik malzemeler çoğunlukla gözenekli bir yapıya sahiptir. Gözenek hacmi ne kadar artarsa kütlesel yoğunlukta o kadar azalır. Seramiğe kazandırılan gözenekli yapı düşük yoğunluk, ısı iletimi gibi özellikleri de kazanmasını sağlar. İkinci olarak, seramik malzemelerin ergime sıcaklığı yüksektir. Bunun nedeni seramiklerin iyonik ve kovalent bağlı oluşudur. Bağ kuvveti ne kadar yüksek olursa mukavvemet değeri de o kadar fazladır. Örnek olarak yüksek hızlı otomobillerde kullanılan fren diskleri verilebilir. Sürtünmeden dolayı oluşan ısıya dayanması için yüksek ergime sıcaklığına sahip karbon seramik diskler kullanılır.
Seramiklerin Genel Özellikleri
Yüksek erime noktası
Düşük elektrik iletkenliği
Düşük ısıl iletkenliği
Yüksek korozyon direnci
Sert malzemelerdir
Basma kuvvetlerine karşı dirençli
Seramik malzemelerin üzerine uygulanan bazı işlemlerle süper iletken özellik gösterebilirler.
