علم سرامیک

شیشه ها و شیشه سرامیکها
- مقدمه در سال های اخیر شیشه سرامیک ها مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. این نوع مواد دارای مزایای بیشتری نسبت به سرامیک ها و شیشه ها هستند. بطور معمول می توان فرایند شیشه سرامیک ها را به صورت تبلور کنترل شده و هدفمند شیشه تعریف نمود بطوری که بلورهای همگن به خوبی و یکنواخت در شیشه پخش شده باشد. هدفمندی و کنترل در تبلور بدین معنی است که اولا از مقادیر لازم جوانه زاهای مناسب استفاده کنیم و هم اینکه برنامه عملیات حرارتی خاصی بکار گرفته شود. در ابتدای ورود به بحث شیشه سرامیک مباحث اصول و مفاهیم علم شیشه را یادآوری می کنیم1
مذاب از نقطهA سرد می شود و طبق قوانین ترمودینامیک، مذاب به صورت طبیعی مسیر ABCD را بر می گزیند و با طی این مسیر در زیر دمای Tfکه دمای انجماد است،

 

به یک جامد بلوری تبدیل می شود. اما در واقعیت همه مواد این مسیر را طی نمی کنند و گاهی اوقات با طی مسیر ABE پیش می روند. مایع بدون این که انجماد حاصل کند تا نقطه E پیش می رود و مرتبا از سیالیت آن کاسته می شود. همانطور که در شکل ملاحظه می کنید، در حد فاصل B تا E اصطلاحا به مذاب Super cooled liquid اطلاق می شود. در نقطه E تغییر شیب محسوسی در منحنی حاصل می شود و عملا از این نقطه به بعد مایع صلب شده واین در حالی است که انجماد به مفهوم علمی خودش رخ نداده است. این است که شیشه را جامد مجازی می نامند. البته به هر حال آن چه پس از نقطه E وجود دارد، جامد محسوب می شود زیرا می دانیم جامد یک تعریف علمی دارد و آن رسیدن به حالتی است که شکل و حجم ماده ثابت بماند. این حالت در ویسکوزیته بالاتر 1013 پواز در شیشه حاصل می شود که همان دمای Tg یا انتقال به حالت شیشه ای است1[.
تبلور بصورت یک آرزو در نهاد هر شیشه قرار دارد ولی ما مسیر ایده آل ترمودینامیکی را از مذابی که تمایل به تبلور و انجماد دارد می گیریم و به اجبار آن را به مسیر شیشه شدن هدایت می کنیم اما به تعبیر ساده بایدگفت که یک شیشه برای حصول به آرمان خویش همیشه در انتظار فرصت است. این فرصت یک فرصت کنیتیکی است و اگر فراهم گردد هر شیشه ای متبلور می شود. البته شاید در بعضی از سیستم های شیشه ای عمل تبلور به سختی انجام گیرد ولی بهر حال هر شیشه ای در صورت فراهم آمدن شرایط مناسب متبلور خواهدشد. عموما اگر در شیشه ای تبلور حاصل شود این یک نقص برای شیشه به حساب می آید اما علم بشر امروز این عیب را به حسن تبدیل کرده است و آن را به خدمت خود درآورده است. لازم بذکر است که در بسیاری موارد اصولا سرد کردن یک مذاب به گونه ای که هیچ تبلوری در آن رخ ندهد ممکن نیست و محصول تا حدی متبلور می شود]1[.

در بحث شیشه سرامیک ها تبلور شیشه به صورت کنترل شده و آن طور که مد نظر است ماست رخ می دهد و نه بهر صورتی که خود شیشه متبلور شود. حد تبلور متغیر است ولی عموما در شیشه سرامیک ها از 50 تا 100 درصد فاز بلوری وجود دارد]1[.

نقاط قوت صنعت شیشه نسبت به سرامیک:

· توانایی استفاده از روش های بسیار متنوع، سریع و اقتصادی شکل دهی شیشه ها نسبت به روش های بعضا پیچیده تر، آهسته تر و غیر اقتصادی تر در صنعت سرامیک. برای مثال می دانیم فرایند ساخت تیغه های نازک، الیاف و ... در صنعت شیشه بسیار اقتصادی تر و آسان تر نسبت به صتعت سرامیک انجام می گیرند.
· اتوماسیون بالا

· امکان بازیافت بیشتر در خط تولید شیشه نسبت به خط تولید سرامیک ها
· قابلیت کنترل بسیار دقیق نوع و مورفولوژی فازهای رسوب کننده و ریزساختار مربوطه در مرحله تبلور شیشه سرامیک ها.برای یک تبلور موفق به جوانه های اولیه زیادی احتیاج داریم. (مرحله a) در مرحله (b) رشد انجام می شود و در مرحله (c) همزمان با بهم رسیدن دانه های رشد کرده، توقف تبلور را داریم. همانطور که ملاحظه می شود مقداری فاز شیشه باقی مانده وجود دارد]1[.
در تکمیل مبحث تبلور کنترل شده در شیشه سرامیک ها به شکل شماره (1-3) توجه می کنیم.

این شکل تبلور یک شیشه را بدون حضور جوانه زا و بدون عملیات حرارتی کنترل نشان می دهد. مشاهده می شود که بعلت حضور مواضع مناسب تر جوانه زنی در سطح (که همواره وجود دارد)، تبلور از سطح شروع می شود که بلور های درشت و جهت دار مشخصه این فرایند هستند. در این فرایند احتمال افت استحکام و تغییر شکل نمونه نیز وجود دارد. در ریز ساختارهای شکل (1-4) و (1-5) دو سیستم شیشه ای که در اولی جوانه زنی به همراه رشد مختصر و در دومی رشد کافی رخ داده است ملاحظه می کنیم.

1-2- تاریخچه شیشه سرامیک ها
برای اولین بار در سال 1739 میلادی یک شیمیدان فرانسوی به نام Reamur به این فکر افتاد که بطری های شیشه ای را متبلورکند (با قرار دادن آن ها در بستری از گچ و ماسه و حرارت دادن آن ها) اما او تجربه موفقی نداشت زیرا بطری ها دچار افت استحکام و تغییر شکل شدند. پس از Reamur نیز تا 220 سال یعنی تا سال 1959 میلادی ضاهرا گزارش ثبت شده ای در جهت تکرار و اصلاح آزمایش به خطا رفته او وجود ندارد. امادر این سال بود که در ایالات متحده آمریکا فردی به نام Stookey برای اولین بار در سیستم SiO2-Al2O3-Li2O شیشه سرامیک ساخت. این محصول چندسال بعدتوسط کمپانی Corning بصورت ظروف شوک پذیر یعنی ظروفی که قابلیت تحمل شعله مستقیم را داشتند، به بازار آمد. اما بر خلاف وقفه چندساله در این مسیر در سال های اخیر سیر تحول شیشه سرامیک ها تحولات شگرفی را پشت سر گذاشته است]1[. از مهمترین سیستم های شیشه سرامیکی معروف به سیستم های SiO2-Al2O3-Li2O، SiO2-Al2O3-MgO (ZnO)، SiO2-Al2O3-CaO (MgO)، SiO2-Al2O3-CaO-MgO-R2O-F و SiO2-CaO-MgO-P2O5 و سایر سیستم های شیشه سرامیکی می توان اشاره نمود. در ادامه با توجه به موضوع پروژه سیستم CAS و CMAS مورد بررسی قرار می گیرند.

1-3- معرفی سیستم و SiO2-Al2O3-CaO-MgO

جوانه زاهای مؤثر در این سیستم Cr2O3 و سولفیدهای آهن و منگنر هستند. فازهای بلورین مهمی که در این سیستم متبلور می شوند ولاستونیت، آنورتیت و دایوپساید هستند]1[.
مقاومت سایش، مقاومت خوردگی و استحکام بالای محصولات شیشه سرامیکی این سیستم را برای کاربردهای زیر مناسب قرار داده است: مصالح ساختمانی با استحکام بالا، سنگ نما، پوشش های کف و پوشش های مقاوم در برابر خوردگی و سایش. این محصولات از سال ها پیش در شوروی سابق تولید می شد و بکار بردن آن در محیط های پرترددی مثل فرودگاه ها، قابلیت های فوق الذکر را به اثبات رسانده است طوری که در شرایط کاری مذکور عمر مفیدی در حدود 50 سال می توانند داشته باشند]1[.
نکته بسیار مهم در بحث این سیستم این است که می توان از ضایعات صنعتی مثل سرباره ها یا ازمواد طبیعی مثل بازالت ها و کلا موادی که در طبیعت به وفور یافت می شود ولی کم کاربرد هستند محصولات این سیستم را ساخت.

SiO2-Al2O3-CaO (MgO) ]1[
1-4- سیستم های شیشه سرامیکی برای کاربردهای نوین

1-4-1- شیشه سرامیک های مغناطیسی سیستم Fe2O3-B2O3- BaO
فازهای بلوری مهم: باریم هگزا فریت، فریت های گارنتی و اسپینلی
کاربردهای مدنظر: کاربردهای متنوع مغناطیسی بصورت پودر یا قطعات یکپارچه در صنایع الکتریکی و الکترونیک و پزشکی]1[.
1-4-2- شیشه سرامیک های نوع پروسکایت در سیستم PbO(BaO)-TiO2-Al2O3-SiO2(BaO)-Na2O-Nb2O5
فازهای بلوری مهم: تیتانات باریم یا سرب، نایوبات سدیم.
خواص قابل توجه: ثابت دی الکتریک بسیار بالا و بعضا همراه با شفافیت.
کاربردهای مهم مد نظر:کاربردهای خازنی به عنوان دی الکتریک به صورت لایه ضخیم، کاربردهای اپتوالکترونیکی]1[.

1-5- سایر کاربردهای مهم آینده برای شیشه سرامیک ها

1-5-1- شیشه سرامیک های متخلخل
کاربردها: الک های مولکولی، *****ها و پایه کاتالیست ها، کاربردهای متنوع پزشکی
1-5-2- حسگرهای شیشه سرامیکی
کاربردها: اندازه گیری رطوبت، غلظت سنجی بعضی گازها، حسگرهای پیزو الکتریک
1-5-3- شیشه سرامیک ها جهت دفن زباله های هسته ای
1-5-4- شیشه سرامیک های نانو ساختار
کاربردها: شیشه سرامیک های شفاف با کاربردهای اپتیکی و اپتو الکتریکی و شیشه سرامیک های پزشکی

1-6- خواص و کاربردهای شیشه سرامیک ها
مقدار و نوع فازهای بلورین و ریز ساختار، ابعاد و شکل ذرات بلوری، طرز آرایش آنها، مقدار تخلخل و… تعیین کننده ویژگی‌های نهایی قطعه خواهد بود]1[.
به دلیل دارا بودن مزایایی مانند چگالی کم، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت الکتریکی بالا، استحکام مکانیکی بالا و ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین و حتی منفی و… امروزه شیشه سرامیک‌ها، کاربردهای بسیار متنوع و فراوانی یافته‌اند. محصولاتی مانند ظروف شوک‌پذیر آشپزخانه، کاشی‌ها و سنگ‌های ساختمانی، مقره‌های الکتریکی، لوله‌ها و پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی، قطعات الکترونیکی و اپتیکی، دماغه‌های موشک، آیینه‌های تلسکوپ و بسیاری از فرآورده‌های دیگر می‌توانند با استفاده از فرایند ساخت شیشه سرامیک‌ها تولید شوند.

سنگ مصنوعی و تکنولوژی ساخت آن

سنگ مصنوعی و تکنولوژی ساخت آن

ديرگدازهاي خاص دراستفاده هاي صنعتي


ديرگدازهاي خاک نسوز (Fireclay refractories)

ديرگدازهاي تشکيل شده از خاک نسوز مانند آجرهاي نسوز، خاک نسوز سيليسي (Fireclay siliceous) وديرگدازهاي متشکل از رس آلومينايي (aluminous clay refractories)از سيليکات آلوميناي با مقادير متنوع از سيليس(که درصد اين مقادير درکل بيش از 78 درصد نمي شود)تشکيل شده اند.اين ديرگدازها داراي مقادير کمتر از 44 درصد آلومينا هستند.در اصل ديرگدازهاي خاک نسوز داراي سيليکات آلوميناي هيدراته با مقادير بسيار ناچيز از ديگر مينرال ها هستند.
به خاطر قيمت نسبتاً پايين اين ديرگدازها ، اين مواد کاربرد فراواني در کوره ها ، پاتيل ها و گرم کن ها پيدا کرده اند.آجر نسوز معمولي ترين شکل از اين مواد ديرگداز است.اين آجرها به طور گسترده درصنعت فولاد وآهن، متالورژي فلزات غير آهني، صنعت شيشه، کوره هاي پخت سفال ( pottery kilns)، صنعت سيمان و...کار برد دارند.
براي آجرهاي نسوز چندين استاندارد وجود دارند که عبارتند از :
1) با کارايي عالي (Suoer duty)
2) با کارايي بالا (high - duty)
3) با کارايي متوسط (Medium duty)
4) با کارايي پايين (Low - duty)
5) شبه سيليسي (Semi - Silica)

1) با کارايي عالي (Suoer duty)

اين آجرها داراي استحکام و پايداري حجمي خوبي در دماي بالا هستند.و داراي 40- 44 درصد آلومينا هستند.برخي از انواع آجرهاي با کارايي آلي هنگامي که با تغييرات سريع دما مواجه شوند، مقاومت بسيار خوب دربرابر ترک خوردن وخرد شدن دارند.
2) با کارايي بالا (high - duty)

اين نوع آجرها به مقدار زيادي مصرف مي شوند و داراي کاربرد زيادي در صنعت هستند.به خاطر مقاومت به شک حرارتي بالا اين نوع آجرها مصرف آنها درکوره هايي با دماي متوسط نسبت به نوع با کارايي متوسط، اقتصادي تر است.همچنين اين آجرها براي کوره هايي مناسب است که به طور مداوم خاموش وروشن مي شوند.
3) با کارايي متوسط (Medium duty)

اين آجرها براي کاربردهايي مناسب هستند که با شرايط متعادل محيطي روبرو هستند.آجرهاي با کارايي متوسط درگستره ي دماي مخصوص به خود مي توانند بهتر از بسياري از آجرهاي گروه با کارايي بالا دربرابرسايش مقاومت کنند.
4) با کارايي پايين (Low - duty)

اين آجرها به عنوان پشتيبان براي ديگر آجرهاي نسوز استفاده مي شوند.درمحل هايي که اين آجرها وظيفه ي پشتيباني از آجرهاي ديرگداز ديگر را برعهده دارند عمدتاً دما در گستره ي دماهاي پايين است.

جدول يک : نشاندهنده ي رابطه ي ميان خلوص مواد اوليّه و افزايش مقدار آلومينا (Al2o3) و نقطه ذوب آجرهاي توليدي از خاک نسوز است.

ديرگدازهاي پرآلومينا (high Alumina Refractories)


واژه ي آجرهاي پرآلومينا به آجرهاي ديرگدازي گفته مي شود که درآن ها درصد آلومينا47.5%يا بيشتر باشد.گسترده ي درصد آلومينا دراين آجرهاي بين 54-100 درصد است.خاصيت ديرگدازي اين ديرگدازهاي پرآلومينا با افزايش درصد آلومينا افزايش مي يابد.درصد آلومينا ي موجود در ديرگدازهاي پر آلومينا معمولا 5 .2% + -از مقدار اسمي خود انحراف دارند مثلا ديرگدازي که به صورت تجاري داراي 70% آلوميناست معمولا مقدار آلومينا 5 .2%از مقدار گزارش شده کم يا زيادتر است .ديرگدازهاي پرآلومينا معمولا براساس درصد آلومينا يشان طبقه بندي مي شوند اين طبقه بندي که براساس استاندارد ASTM است به صورت زير مي باشد.
a. آجر مولايتي ( Mullite Brick)

اين آجر معمولا داراي درصد بسيار بالايي فاز مولايت هستند.
b. آجرهاي با بايندر شيميايي (chemically - bonded Bricks)

اين نوع آجرها معمولا داراي بايندر فسفاتي است و معمولا داراي 75 - 85 در صد آلومينا ست
c. آجر آلومينا -کروميتي (alumina - chrom brick)

اين آجر به طور نمونه وار از مواد داراي درصد بالاي آلومينا و اکسيد کروم (با خلوص بالا) تشکيل شده اند. در دماهاي بالا، آلومينا واکسيد کروم يک محلول جامد تشکيل مي دهند که اين محلول جامد ديرگدازي خوب است.
d. آجر کربن –آلومينايي (Alumina - Carbon Brick)

آجرهاي پرآلومينا معمولا داراي بايندر رزيني است اين رزين ها داراي ترکيبات کربن دار مانند گرافيت هستند.
کاربردهاي ديرگدازهاي پرآلومينا شامل مواد زيرمي شوند.
بخش هاي خاصي از کوره ي بلند، کوره هاي سراميکي (Ceramic kilns) ، محفظه هاي نگهداري شيشه مذاب (glass tonks) و بوته هاي ذوب بسياري از فلزات
آجر سيليسي (Silica brick)

آجر سيليسي (يا ديناز (Dinas)) جرم هاي ديرگدازي هستند که حداقل داراي 93% سيليس (Sio2) هستند. مواد اوليّه براي ساخت اين ديرگدازها سنگ هاي با کيفيت بالاست.گريدهاي متنوعي از آجرهاي سيليسي،استفاده ي وسيعي درصنعت ساخت کوره هاي ذوب آهن وفولاد دارند. علاوه برنقطه ي گداز (fusion point) بالا، اين آجرها داراي خصوصيات مهم ديگري مانند مقاومت بالا دربرابر شک حرارتي (خردشدن) و خاصيت ديرگدازي بالا هستند. اين مسئله باعث شده است تا از اين آجرها در صنعت شيشه و فولاد استفاده شود.
خاصيّت برجسته ي آجرهاي سيليسي اين است که اين آجرها (در زير بارگدازي) تا هنگامي که به نقطه ي گداز خود نرسند، نرم نمي شوند. اين رفتار آجر سيليسي دربسياري از انواع ديگر ديرگدازها ديده نمي شود. براي مثال ، مواد آلومينو سيليکاتي (alumino Silicate M aterials) که در دماهاي بسيار پايين نسبت به نقطه ي گدازشان شروع به روان شدن مي کنند وخزش آنها در دماهاي پاييني اتفاق مي افتد.
ديرگدازهاي سيليسي با شرايط دما بالا سازگاري دارند زيرا اين ديرگدازها ، ديرگدازي بالا، استحکام مکانيکي بالا وسختي بالا دردماهاي نزديک به نقطه ذوب شدن ،دارند.علاوه براين خصوصيات اين ديرگدازها دربرار گرد وغبار و دودهاي اسيدي و سرباره هاي اسيدي نيز مقاومت مي کنند.آجرسيليسي براساس فاکتور سياليت آجر(flux factor bricks)به دو نوع A و B طبقه بندي مي شوند.پيشرفت هاي انجام شده منجر به توليد آجرهاي سيليسي مقاوم دربرابر سرباره وفلاکس، با ثبات ابعادي خوب ومقاوم دربرابر خرد شدن شده است.

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟


ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.
درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :
طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:
1)ديرگدازهاي اسيدي
2)ديرگدازهاي بازي
3)ديرگدازهاي خنثي
ديرگدازهاي اسيدي :
اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

ديرگدازهاي خنثي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن (c)

ديرگدازهاي بازي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .
ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.
الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.
ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.
ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.
ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند
د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.
از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.
طبقه بندي براساس روش توليد
ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.
1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)
2) ريخته گري مذاب (fused Cast)
3) قالبگيري دستي (hand Moldes)
4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي
5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي


ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)
ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.
ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)


ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.
الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.
ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.
ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.
د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.
ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.
و) ملات ها (Mortars)

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟


ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.
درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :
طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:
1)ديرگدازهاي اسيدي
2)ديرگدازهاي بازي
3)ديرگدازهاي خنثي
ديرگدازهاي اسيدي :
اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

ديرگدازهاي خنثي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن (c)

ديرگدازهاي بازي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .
ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.
الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.
ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.
ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.
ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند
د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.
از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.
طبقه بندي براساس روش توليد
ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.
1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)
2) ريخته گري مذاب (fused Cast)
3) قالبگيري دستي (hand Moldes)
4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي
5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي


ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)
ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.
ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)


ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.
الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.
ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.
ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.
د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.
ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.
و) ملات ها (Mortars)

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟


ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.
درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :
طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:
1)ديرگدازهاي اسيدي
2)ديرگدازهاي بازي
3)ديرگدازهاي خنثي
ديرگدازهاي اسيدي :
اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

ديرگدازهاي خنثي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن (c)

ديرگدازهاي بازي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .
ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.
الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.
ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.
ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.
ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند
د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.
از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.
طبقه بندي براساس روش توليد
ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.
1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)
2) ريخته گري مذاب (fused Cast)
3) قالبگيري دستي (hand Moldes)
4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي
5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي


ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)
ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.
ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)


ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.
الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.
ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.
ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.
د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.
ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.
و) ملات ها (Mortars)

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.

طیف‌سنجی (اسپکتروفتومتری) جذب اتمی

طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) یک وسیله‌ی فوق‌العاده با کاربرد چندمنظوره در شیمی تجزیه است. عناصر کمیاب سمی موجود در آب آشامیدنی و چند عنصر معمول دیگر، مانند کلسیم و سدیم و همچنین مقادیر بسیار ناچیز غلظت فلزات توسط اسپکتروفتومتری جذب اتمی (Atomic absorption spectrophotometery) اندازه‌گیری می‌شوند.طیف بینی جذب اتمی شامل مطالعه جذب انر‍ژی تابشی (معمولا در نواحی ماوراء بنفش) به وسیله اتمهای خنثی در حالت گازی است. اصول جذب اتمی اساسا مشابه اصول جذب تابش مرئی و ماوراء بنفش به وسیله محلول ها می باشد. مع ذالک شیوه های نمونه برداری، تجهیزات و نمود طیف ها این اندازه تفاوت دارند که جذب اتمی بصورت جداگانه مورد بررسی قرار می گیرد.سودمندی بالقوه جذب اتمی برای تجزیه عناصر فلزی ابتدا در 1965 بوسیله والش و آلکمید و میلانز پیشنهاد شد. از آن زمان تا به حال روش هایی برای تعیین 65 عنصر به وجود آمده اند و تعداد کثیری دستگاه های تجارتی که مخصوصا برای این نوع تجزیه طراحی شده اند، در دسترس قرار رفته اند.





اصول جذب اتمیدر یک تجزیه جذب اتمی، عنصر مورد اندازه گیری باید به حالت عنصری کاهش یابد، تبخیر شود، و سر راه دسته منبع تابش قرار گیرد. این فرایند اغلب با کشیدن محلولی از نمونه بصورت مه رقیق به داخل یک شعله مناسب، انجام می گیرد.طیف های جذب اتمیطیف جذبی یک عنصر در شکل گازی و اتمی آن مرکب از یک سری خطوط باریک کاملا مشخص از جهش های الکترونی بیرونی ترین الکترون ها ی یک عنصر است.اندازه گیری های جذبی بطور مستقیم تحت تاثیر نوسانات دما قرار دارند. تعداد کل اتمهای تولید شده و آماده برای جذب از یک نمونه، معمولا با افزایش دما افزایش می یابد. مضافا، به علت اینکه ذرات اتمی دردماهای بالاتر با سرعت های زیادتری حرکت می کنند و اثر دوپلر زیاد تر می شود، تعریض خط و در نتیجه کاهشی در ارتفاع پیک رخ می دهد. غلظت های زیاد اتمهای گازی نیز سب تعریض فشاری خطوط جذب می شوند. به علت این اثرات غیر مستقیم لازم است که دمای شعله بطور قابل قبولی برای انجام اندازه گیری های کمی جذب اتمی کنترل شود.اندازه گیری جذب اتمیبدلیل اینکه خطوط جذب اتمی بسیار باریک اند و بعلت اینکه انر‍ژی های انتقالات برای هر عنصر منحصر بفردند، روش های تجزیه ای بر پایه این نوع جذب، بالقوه خیلی اختصاصی هستند.عیب اصلی این تکنیک نیاز به یک لامپ منبع جداگانه برای هر عنصر مورد تجزیه است. برای رفع این نقیصه کوشش هایی به عمل آمده است تا یک یک منبع پیوسته به همراه یک تکفامساز با قدرت جداکنندگی بسار بالا بکار گرفته شود، یا اینکه با قرار دادن ترکیبی از عنصر مورد اندازه گیری در شعله بسیار داغ، یک منبع خطی تولید شود. هیچ یک از این تکنیک ها به اندازه به کار گیری یک لامپ مخصوص برای هر عنصر رضایت بخش نیست.
دستگاه هادستگاه موردنیاز برای اندازه گیری های جذب اتمی همان اجزا اصلی را دارد که یک اسپکتروفتومتر برای اندازه گیری جذب محلول ها داراست. این اجزا شامل یک منبع، یک تکفامساز، یک ظرف نمونه (در این حالت یک شعله) ، یک آشکار ساز و یک تقویت کننده-شناساگر می شوند. تفاوت های اصلی دستگاهی بین تجهیزات جذب اتمی و محلولی در منبع و در ظرف نمونه یافت می شوند.دستگاه های تک پرتوی و دو پرتوی هر دو برای مطالعات جذب اتمی طرح ریزی شده اند.منابع تابشمنابع برای طیف نور سنج های جذب اتمی معمولا لامپ های کاتدی تو خالی یا لوله های تخلیه ای گازی هستند.


مدوله کردن پرتو:

خروجی از منبع تابش بدون در نظر گرفتن نوع آن، به منظور حذف مزاحمت ناشی از شعله ای که نمونه را در بر دارد، باید مدوله شود.این شعله یک طیف کم و بیش پیوسته ای را منتشر می کند که از تحریک مولکولی مولکول های سوخت حاصل می شود؛ مضافا ممکن است حاوی یک طیف خطی مربوط به تحریک اتم های فلزی از نمونه باشد. مشاهده کرده ایم کسری از اتم ها که دستخوش تحریک حرارتی می شوند در دماهای شعله کوچک است؛ با وجود این، چند اتمی که تحریک می شوند تابشی را منتشر می کنند که مربوط به خط جذبی رزونانسی انتخاب شده برای تجزیه است که این امر یک منبع جدی برای تولید مزاحمت است.برای برداشتن قسمت عمده تابش شعله، تکفامساز همیشه بین شعله و آشکارساز قرار داده می شود.این ترتیب با آنچه که در اغلب طیف نورسنج ها وجود دارد متفاوت است.


به هر صورت، روشن است که تکفامساز خط نشری مربوط به طول موج پیک جذب راعبور می دهد.لامپ کاتد تو خالی: لامپ کاتدی تو خالی متداول ترین منبع تابشی برای طیف گیری جذبی اتمی است. لوله که از شیشه ای با دیواره ضخیم ساخته شده است، در یک سر آن پنجره ای شفاف تعبیه شده است. دو سیم تنگستن در داخل سر دیگر لوله لحیم شده اند. یکی از این سیم ها بعنوان آند عمل می کند و به انتهای سیم دیگر یک استوانه توخالی فلزی به قطر 10 تا 20 میلی متر وصل شده است؛ این استوانه بعنوان کاتد عمل می کند. استوانه یا از فلزی که طیف آن مورد نظر است ساخته می شود و یا برای نگهداری لایه ای از آن فلز عمل می کند. لوله با گاز خالص هلیم و یا آرگون در فشار یک تا دو میلیمتر پر میشود.موقعی که یک پتانسیل بین دو الکترود اعمال شود، یونش گاز اتفاق می افتد و جریانی در نتیجه حرکت یون ها به طرف الکترود ها جاری می شود. اگر پتانسیل به اندازه کافی بزرگ باشد کاتیون های گازی شکل انرژی جنبشی کافی برای کندن تعدادی از اتم های فلزی را از سطح کاتد پیدا می کنند و یک ابر اتمی تولید می شود. این عمل را پراندن می گویند. بخشی از اتم های پرانده شده فلزی درحالت تحریک هستند و لذا تابش مشخصه خود را بطریق معمول منتشر می کنند. با ادامه این فرایند، اتم های فلزی مجددا به طرف سطح کاتد و یا به دیواره های شیشه ای لوله پخش می شوند و دوباره رسوب می کنند.

پیکر بندی استوانه ای کاتد تمایل دارد تا تابش را در یک ناحیه محدود از لوله متمرکز سازد، این طرح همچنین احتمال اینکه رسوب دادن مجدد، روی کاتد رخ خواهد داد تا روی دیواره های شیشه ای را افزایش می دهد.لامپ های کاتدی تو خالی تجارتی گوناگونی در دسترس اند. کاتد بعضی از آنها مرکب از مخلوطی از چند فلز است، چنین لامپ هایی اجازه می دهند که تجزیه بیش از یک عنصر تک انجام گیرد.لوله های تخلیه ای گازی: لوله های تخلیه ای گازی تولید یک طیف خطی در اثر عبور یک جریان الکتریکی از داخل بخار اتم های یک فلز می کنند. منابعی از این نوع بخصوص برای تولید طیف های فلزات قلیای مفیدند.

تشکیل بخار اتمیدر یک تجزیه جذب اتمی، عناصر موجود در نمونه باید به صورت ذرات اتمی خنثی کاهیده شوند، تبخیر گردند و به طریقی در مسیر پرتو تابش پاشیده گردند که تعداد آنها به نحو تکرار پذیری متناسب با غلظت شان در نمونه باشد. این فرایند معمولا کم بازده ترین قسمت این روش است و مسئول بزرگترین خطاهای تخمینی تجزیه ای است.تعدادی وسایل برای تشکیل بخارات اتمی مورد بررسی قرار گرفته اند. این وسایل عبارتند از 1) کوره ها که در آنها نمونه سریعا به یک دمای بالا آورده می شود. 2) کمان ها و جرقه های الکتریکی که در آنها خواه نمونه جامد یا مایع تحت تاثیر شدت جریان زیاد یا پتانسیل بالای جرقه جریان متناوب قرار می گیرد. 3) وسایل پران، که در آنها نمونه ای که روی یک کاتد نگهداری می شود با یون های مثبت یک گاز بمباران می شود. 4) افشاندن شعله ای که در آن نمونه به درون شعله ای گازی افشانده می شود. تا کنون افشاندن شعله ای عملی ترین تکنیک تلقی شده و در تمام دستگاه های تجارتی بکار گرفته می شود.در افشانه تمام یا قسمتی از یک محلول از نمونه بصورت مه نازکی به داخل شعله ای که در مسیر تابش از منبع قرار دارد افشانده می شود.نواحی مهم شعله از پایین به بالا عبارتند از پایه، مخروط داخلی، منطقه واکنش و پوشش بیرونی. نمونه بصورت قطرات کوچک بسیار ریزی از پایه شعله وارد می شود.در داخل این ناحیه آب کسر قابل توجهی از قطرات ریز تبخیر می شود و بدینسان مقداری از نمونه بصورت ذرات جامد وارد مخروط داخلی می شود.در این جا تبخیر و تجزیه به حالت اتمی رخ می دهد. در این منطقه است که فرایند های تحریک و جذب نیز شروع می شوند. با وارد شدن به منطقه واکنش، اتمها به اکسید تبدیل می شوند.

این اکسید ها سپس از داخل پوشش بیرونی عبور می کنند و متعاقبا از شعله دفع می شوند. هر قطره ای که به داخل شعله مکیده می شود نباید الزاما این تسلسل را طی کند. در حقیقت بسته به اندازه قطرات و سرعت عبور جریان قسمتی از نمونه ممکن است اساسا بدون تغییر از داخل شعله عبور کند.ناحیه ای از شعله که در آن حداکثر جذب یا نشر اتفاق می افتد به متغیر هایی نظیر اندازه قطرات، نوع شعله بکار رفته، نسبت اکسنده به سوخت و تمایل گونه ها به وارد شدن در تشکیل اکسید بستگی دارد.

انواع مشعل هادر طیف بینی جذب اتمی دو نوع مشعل بکار گرفته می شود. در مشعل تمام مصرف کن محلول نمونه، سوخت و گاز اکسنده از داخل راهرو های جداگانه انتقال داده می شوند و در دهانه ای در پایه شعله با یکدیگر مخلوط می گردند. در مشعل پیش مخلوط کن نمونه به داخل یک محفظه بزرگ به وسیله جریانی از اکسنده مکیده می شود. در این جا مه رقیق نمونه و اکنده و سوخت مخلوط می گردند و سپس به طرف دهانه مشعل رانده می شوند. قطرات بزرگ تر نمونه در ته محفظه جمع شده و خارج می شوند.

سوخت ها و اکسنده هاسوخت های بکار رفته برای تولید شعله عبارتند از گاز طبیعی، پروپان، بوتان، هیدروژن و استلین. استیلن شاید پر مصرف ترین سوخت باشد. اکسنده های معمولی عبارتند از هوا، هوای غنی شده با اکسیژن، اکسیژن و نیتروز اکسید. مخلوط نیتروزو اکسید و استیلن به علت خطر انفجار کمتر آن در مواقع نیاز به یک شعله داغ ارجح است.برای عناصری که به آسانی به حالت اتمی تبدیل می شوند نظیر مس، سرب، روی و کادمیم کاربرد شعله های با دمای پایین ارجح است.با افزایش دمای شعله ها می توان تا حدی یونش اتم ها را انتظار داشت. نسبت سوخت به اکسنده نیز بر اندازه تشکیل اتم در شعله تاثیر می گذارد. این آثار پیچیده هستند و بهترین مخلوط باید بطور تجربی تعیین گردد.

تکفام ساز ها یا صافی ها یک دستگاه جذب اتمی باید قادر به تامین یک پهنای نوار به آن اندازه باریک باشد تا خط انتخاب شده برای اندازه گیری را از خطوط دیگری که ممکن است مزاحمت ایجاد کنند یا حساسیت تجزیه را کاهش دهند جدا سازد. دستگاهی که صافی تداخلی به سهولت تعویض پذیر را بکار می گیرد به طور تجارتی در دسترس است. آشکار ساز ها و شناساگر هابرای تبدیل علامت انرژی تابشی به الکتریکی لوله های فوتو تکثیر کننده بکار گرفته می شوند. همان طور که قبلا توضیح داده شد، دستگاه الکترونیکی قادر به تمییز دادن بین علامت مدوله شده از منبع و علامت پیوسته از شعله است.موارد کاربردطیف بینی جذب اتمی وسیله حساسی برای تعیین بیش از 60 عنصر تامین می کند. عناصری مانند روی، آهن، نیکل، مولیبدن، وانادیم و ... تا دقت چند میلی‌گرم در لیتر (ppm) قابل اندازه‌گیری با این دستگاه می‌باشند.

محدودیتهای روش طیف‌سنجی جذب اتمی AAS توانایی تعیین یک عنصر را در هر لحظه دارد. اما این تکنیک به کندی صورت می گیرد و برای آنالیز چند عنصر روشی بسیار طولانی و خسته کننده است. تغییرپذیری در غلظت نمونه می‌تواند مشکل ساز باشد، چون حدود دسترسی AAS بسیار محدود است.





دستگاه جذب اتمی مورد استفاده ما از نوع PERKIN ELEMER مدل 3030 ساخت کشور امریکا می باشند . و با سیستم شعله ، کوره گرافیتی همراه با HGA 400 Programmer و سیستم هیدرید MHS 10 تلفیق می شوند و با استفاده از لامپهای هوشمند (HCL) و لامپهای ٍِ (EDL) شرایط لازم برای اندازگیری فلزات را با حد تشخیص خیلی کم در ماتریکسهای متفاوت فراهم می نماید. دستگاه جذب اتمی با سیستم شعله : دستگاه جذب اتمی این آزمایشگاه مدل پرکین المر با سیستم برنر هوشمند می باشد .شعله دستگاه جذب اتمی به صورت اتوماتیک تنظیم می شود و به حالت اپتیمم می رسد . و مقدار جذب دستگاه در ابتدای هر اندازگیری با یک محلول استاندارد با غلظت مشخص کنترل می گرددسیستم برنر و در هر اندازگیری به صورت اتوماتیک از مسیر شعله خارج می شود و برای هر اندازگیری Bas line را به طور اتوماتیک بدست می آورد . به نرم افزار دستگاه می توان پارامترهای فرآوری نمونه را از جمله وزن نمونه و ضریب رقیق سازی را داد تا در نتایج اعمال نماید. و خطای اپراتور در محاسبات را از بین بردسیستم لامپ های EDL بر روی دستگاه نصب می گردد و حساسیت تشخیص عناصر (Pb , Cd) در سیستم اندازه گیری با شعله تا 40% افزایش می یابد.

دستگاه جذب اتمی با سیستم کوره گرافیتی : کوره گرافیتی این دستگاه می تواند از دو گاز یکی آرگون برای جلو گیری از اکسید شدن کوره و دیگری اکسیژن که مواد آلی را در داخل کوره بسوزاند استفاده می کنند بنابر این ما می توانیم وقتی که عناصر فلزی آرسنیک ، آنتیموان ، قلع ، کادمیم و سرب در نمونه های حقیقی در ماتریکس آلی پیجیده وجود دارند با مودیفایر ترکیب فلزی این عناصر را با دمای تبخیر بالا بسازیم و ماتریکس آلی محتوی این عناصر را در داخل کوره به کمک اکسیژن بسوزانیم و مزاحمت ماتریکس را به حداقل برسانیم بنابر این خطای فرآوری نمونه برای قرائت از بین می رود. با استفاده از برنامه های مناسب حرارتی و دماهای لازم مراحل خشک کردن ، خاکستر کردن و اتمیزاسیون انجام می شود.این سیستم قادر به اندازه گیری عناصر فلزی در حد PPb می باشد.در کوره،نمونه بداخل یک لوله گرافیتی کوچک پخش شده که می تواند از نظر الکتریکی حرارت ببیند.با افزایش مرحله ای دما،فرایند خشک کردن،حرارت مقدماتی ماتریکس و تفکیک به اتمهای آزاد(اتمیزاسیون)رخ می دهد.درطی مراحل خشک کردن و حرارت مقدماتی،یک بخار گاز پاک کننده بی اثر از درون لوله جهت انتقال حلال و بخارات ماتریکس عبور می کند.یک تفاوت عمده با جذب اتمی شعله ای این است که برخی اجزای ماتریکس قبل از اتمیزاسیون ازبین می رود و اتمیزاسیون در یک اتمسفر بی خطر رخ می دهد.

مزایای تکنیک های جذب اتمی با کوره گرافیتی HGA))نسبت به شعله ای :1- حساسیت و حدود تشخیص 100تا 1000برابر بهتر از شعله. جذب اتمی شعله ای :PPM 1 کوره گرافیتی : PPB1 2- مقایر کم مورد نیاز نمونه جهت آنالیز در حد 5 تا 50 میکرولیتر 3- H.G.Aجهت نمونه های که مشعل را مسدود می کنند استفاده می شود4- نمونه های جامد مانند پلاستیک ،ناخن،تکه های مو و...می توانند تجزیه شوند.

برنامه حرارتی:برنامه حرارتی یکی از ارکان اصلی در یک آنالیز صحیح و موفق در کوره گرافیتی می باشد . در تجزیه های شعله ای ،تبخیر حلال،تخریب ماتریکس و تولید اتمهای آنالیت در حالت پایه،واقعا بطور همزمان رخ می دهد.در اندازه گیری های انجام شده توسط H.G.Aهمانفرایندها اساسا در طی مراحل خشک کردن،حرارت مقدماتی(زغال کردن)واتمیزاسیون رخ می دهد.هدف تمام برنامه حرارتی در H.G.A تجزیه یا انتقال تمامی مواد همراه نمونه می باشد تا بدون هیچگونه مزاحمتی روی اتمیزاسیون عنصر انالیت خارج گردند.لامپهای EDL این دستگاه به ما امکان می دهد که برای اندازگیری عناصر (As ,Cd , Pb , Sn Sb , Hg ) را در یک پرتوی کاتدی 300 تا 400 میلی آمپر حدود 20 برابر لامپهای کاتدی معمولی اندازگیری کنیم .











در این دستگاه ، به منظور تبخیر محلول و تفکیک نمونه به اتم های سازنده از هوا / استیلن و یا اکسید نیتروز / استیلن استفاده می شود .
هنگامی که نور از یک لامپ کاتدی از درون ابری از اتم ها عبور می کند . اتم های مورد بررسی ، نور ساطع شده از لامپ را جذب می کنند و لذا توسط ردیاب اندازه گیری شده و تمرکز عنصر مورد نظر در نمونه ، مشخص می گردد .
استفاده از شعله ، دمای رسیده به نمونه را تقریباً تا 2600 درجه سانتی گراد ( در N2O / استیلن ) محدود می کند که این مطلب در زمینه بررسی بسیاری از عناصر ، مشکلی را ایجاد نمی کند .
به عنوان مثال ، در بررسی فلزات آلکانی و بسیاری از فلزات سنگین مثل سرب یا کادمیوم و فلزات واسطه مثل منگنز یا نیکل به کارگیری F-AAS امکان اتمیزه کردن با کیفیت بالا و تا حد ppm را فراهم می کند .


معايب
اما این روش جهت بررسی برخی دیگر از عناصر مانند : B , Mo , Zr , V که برای شکسته شدن نیاز به دمایی بالاتر از حد فوق دارند ، کارآمد نمی باشد . در نهایت می توان گفت این ابزار در زمینه بررسی عناصر ، به میزان سایر تکنیک های مورد استفاده کارآیی ندارد .


دستگاه جذب اتمي WFX-1E3






دستگاه جذب اتمي مجهز به لامپهاي :‌Hg, Mn, Sb, Zn, Pb, Au, Cu, Cd, Bi, Ag, As پتانسيل بالفعل دستگاه اندازه گيري عناصر فوق در نمونه هاي جامد و مايع مي باشد.


دستگاه جذب اتمي شعله اي 650



در این دستگاه ، به منظور تبخیر محلول و تفکیک نمونه به اتم های سازنده از هوا / استیلن و یا اکسید نیتروز / استیلن استفاده می شود .
هنگامی که نور از یک لامپ کاتدی از درون ابری از اتم ها عبور می کند . اتم های مورد بررسی ، نور ساطع شده از لامپ را جذب می کنند و لذا توسط ردیاب اندازه گیری شده و تمرکز عنصر مورد نظر در نمونه ، مشخص می گردد .
استفاده از شعله ، دمای رسیده به نمونه را تقریباً تا 2600 درجه سانتی گراد ( در N2O / استیلن ) محدود می کند که این مطلب در زمینه بررسی بسیاری از عناصر ، مشکلی را ایجاد نمی کند .
به عنوان مثال ، در بررسی فلزات آلکانی و بسیاری از فلزات سنگین مثل سرب یا کادمیوم و فلزات واسطه مثل منگنز یا نیکل به کارگیری F-AAS امکان اتمیزه کردن با کیفیت بالا و تا حد ppm را فراهم می کند .



معايب اما این روش جهت بررسی برخی دیگر از عناصر مانند : B , Mo , Zr , V که برای شکسته شدن نیاز به دمایی بالاتر از حد فوق دارند ، کارآمد نمی باشد . در نهایت می توان گفت این ابزار در زمینه بررسی عناصر ، به میزان سایر تکنیک های مورد استفاده کارآیی ندارد .



دستگاه جذب اتمي 2100





عناصر Ag-Au-Bi-Cd-Co-Cr-Cu-Fe-Mg-Ni-Pb-Sb-Zn در مواد معدنی ، آبها ، فلزات و فرآورده های بیولوژیکی و غذایی توسط این دستگاه اندازه گیری می شوند

طیف‌سنجی (اسپکتروفتومتری) جذب اتمی

طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) یک وسیله‌ی فوق‌العاده با کاربرد چندمنظوره در شیمی تجزیه است. عناصر کمیاب سمی موجود در آب آشامیدنی و چند عنصر معمول دیگر، مانند کلسیم و سدیم و همچنین مقادیر بسیار ناچیز غلظت فلزات توسط اسپکتروفتومتری جذب اتمی (Atomic absorption spectrophotometery) اندازه‌گیری می‌شوند.طیف بینی جذب اتمی شامل مطالعه جذب انر‍ژی تابشی (معمولا در نواحی ماوراء بنفش) به وسیله اتمهای خنثی در حالت گازی است. اصول جذب اتمی اساسا مشابه اصول جذب تابش مرئی و ماوراء بنفش به وسیله محلول ها می باشد. مع ذالک شیوه های نمونه برداری، تجهیزات و نمود طیف ها این اندازه تفاوت دارند که جذب اتمی بصورت جداگانه مورد بررسی قرار می گیرد.سودمندی بالقوه جذب اتمی برای تجزیه عناصر فلزی ابتدا در 1965 بوسیله والش و آلکمید و میلانز پیشنهاد شد. از آن زمان تا به حال روش هایی برای تعیین 65 عنصر به وجود آمده اند و تعداد کثیری دستگاه های تجارتی که مخصوصا برای این نوع تجزیه طراحی شده اند، در دسترس قرار رفته اند.





اصول جذب اتمیدر یک تجزیه جذب اتمی، عنصر مورد اندازه گیری باید به حالت عنصری کاهش یابد، تبخیر شود، و سر راه دسته منبع تابش قرار گیرد. این فرایند اغلب با کشیدن محلولی از نمونه بصورت مه رقیق به داخل یک شعله مناسب، انجام می گیرد.طیف های جذب اتمیطیف جذبی یک عنصر در شکل گازی و اتمی آن مرکب از یک سری خطوط باریک کاملا مشخص از جهش های الکترونی بیرونی ترین الکترون ها ی یک عنصر است.اندازه گیری های جذبی بطور مستقیم تحت تاثیر نوسانات دما قرار دارند. تعداد کل اتمهای تولید شده و آماده برای جذب از یک نمونه، معمولا با افزایش دما افزایش می یابد. مضافا، به علت اینکه ذرات اتمی دردماهای بالاتر با سرعت های زیادتری حرکت می کنند و اثر دوپلر زیاد تر می شود، تعریض خط و در نتیجه کاهشی در ارتفاع پیک رخ می دهد. غلظت های زیاد اتمهای گازی نیز سب تعریض فشاری خطوط جذب می شوند. به علت این اثرات غیر مستقیم لازم است که دمای شعله بطور قابل قبولی برای انجام اندازه گیری های کمی جذب اتمی کنترل شود.اندازه گیری جذب اتمیبدلیل اینکه خطوط جذب اتمی بسیار باریک اند و بعلت اینکه انر‍ژی های انتقالات برای هر عنصر منحصر بفردند، روش های تجزیه ای بر پایه این نوع جذب، بالقوه خیلی اختصاصی هستند.عیب اصلی این تکنیک نیاز به یک لامپ منبع جداگانه برای هر عنصر مورد تجزیه است. برای رفع این نقیصه کوشش هایی به عمل آمده است تا یک یک منبع پیوسته به همراه یک تکفامساز با قدرت جداکنندگی بسار بالا بکار گرفته شود، یا اینکه با قرار دادن ترکیبی از عنصر مورد اندازه گیری در شعله بسیار داغ، یک منبع خطی تولید شود. هیچ یک از این تکنیک ها به اندازه به کار گیری یک لامپ مخصوص برای هر عنصر رضایت بخش نیست.
دستگاه هادستگاه موردنیاز برای اندازه گیری های جذب اتمی همان اجزا اصلی را دارد که یک اسپکتروفتومتر برای اندازه گیری جذب محلول ها داراست. این اجزا شامل یک منبع، یک تکفامساز، یک ظرف نمونه (در این حالت یک شعله) ، یک آشکار ساز و یک تقویت کننده-شناساگر می شوند. تفاوت های اصلی دستگاهی بین تجهیزات جذب اتمی و محلولی در منبع و در ظرف نمونه یافت می شوند.دستگاه های تک پرتوی و دو پرتوی هر دو برای مطالعات جذب اتمی طرح ریزی شده اند.منابع تابشمنابع برای طیف نور سنج های جذب اتمی معمولا لامپ های کاتدی تو خالی یا لوله های تخلیه ای گازی هستند.


مدوله کردن پرتو:

خروجی از منبع تابش بدون در نظر گرفتن نوع آن، به منظور حذف مزاحمت ناشی از شعله ای که نمونه را در بر دارد، باید مدوله شود.این شعله یک طیف کم و بیش پیوسته ای را منتشر می کند که از تحریک مولکولی مولکول های سوخت حاصل می شود؛ مضافا ممکن است حاوی یک طیف خطی مربوط به تحریک اتم های فلزی از نمونه باشد. مشاهده کرده ایم کسری از اتم ها که دستخوش تحریک حرارتی می شوند در دماهای شعله کوچک است؛ با وجود این، چند اتمی که تحریک می شوند تابشی را منتشر می کنند که مربوط به خط جذبی رزونانسی انتخاب شده برای تجزیه است که این امر یک منبع جدی برای تولید مزاحمت است.برای برداشتن قسمت عمده تابش شعله، تکفامساز همیشه بین شعله و آشکارساز قرار داده می شود.این ترتیب با آنچه که در اغلب طیف نورسنج ها وجود دارد متفاوت است.


به هر صورت، روشن است که تکفامساز خط نشری مربوط به طول موج پیک جذب راعبور می دهد.لامپ کاتد تو خالی: لامپ کاتدی تو خالی متداول ترین منبع تابشی برای طیف گیری جذبی اتمی است. لوله که از شیشه ای با دیواره ضخیم ساخته شده است، در یک سر آن پنجره ای شفاف تعبیه شده است. دو سیم تنگستن در داخل سر دیگر لوله لحیم شده اند. یکی از این سیم ها بعنوان آند عمل می کند و به انتهای سیم دیگر یک استوانه توخالی فلزی به قطر 10 تا 20 میلی متر وصل شده است؛ این استوانه بعنوان کاتد عمل می کند. استوانه یا از فلزی که طیف آن مورد نظر است ساخته می شود و یا برای نگهداری لایه ای از آن فلز عمل می کند. لوله با گاز خالص هلیم و یا آرگون در فشار یک تا دو میلیمتر پر میشود.موقعی که یک پتانسیل بین دو الکترود اعمال شود، یونش گاز اتفاق می افتد و جریانی در نتیجه حرکت یون ها به طرف الکترود ها جاری می شود. اگر پتانسیل به اندازه کافی بزرگ باشد کاتیون های گازی شکل انرژی جنبشی کافی برای کندن تعدادی از اتم های فلزی را از سطح کاتد پیدا می کنند و یک ابر اتمی تولید می شود. این عمل را پراندن می گویند. بخشی از اتم های پرانده شده فلزی درحالت تحریک هستند و لذا تابش مشخصه خود را بطریق معمول منتشر می کنند. با ادامه این فرایند، اتم های فلزی مجددا به طرف سطح کاتد و یا به دیواره های شیشه ای لوله پخش می شوند و دوباره رسوب می کنند.

پیکر بندی استوانه ای کاتد تمایل دارد تا تابش را در یک ناحیه محدود از لوله متمرکز سازد، این طرح همچنین احتمال اینکه رسوب دادن مجدد، روی کاتد رخ خواهد داد تا روی دیواره های شیشه ای را افزایش می دهد.لامپ های کاتدی تو خالی تجارتی گوناگونی در دسترس اند. کاتد بعضی از آنها مرکب از مخلوطی از چند فلز است، چنین لامپ هایی اجازه می دهند که تجزیه بیش از یک عنصر تک انجام گیرد.لوله های تخلیه ای گازی: لوله های تخلیه ای گازی تولید یک طیف خطی در اثر عبور یک جریان الکتریکی از داخل بخار اتم های یک فلز می کنند. منابعی از این نوع بخصوص برای تولید طیف های فلزات قلیای مفیدند.

تشکیل بخار اتمیدر یک تجزیه جذب اتمی، عناصر موجود در نمونه باید به صورت ذرات اتمی خنثی کاهیده شوند، تبخیر گردند و به طریقی در مسیر پرتو تابش پاشیده گردند که تعداد آنها به نحو تکرار پذیری متناسب با غلظت شان در نمونه باشد. این فرایند معمولا کم بازده ترین قسمت این روش است و مسئول بزرگترین خطاهای تخمینی تجزیه ای است.تعدادی وسایل برای تشکیل بخارات اتمی مورد بررسی قرار گرفته اند. این وسایل عبارتند از 1) کوره ها که در آنها نمونه سریعا به یک دمای بالا آورده می شود. 2) کمان ها و جرقه های الکتریکی که در آنها خواه نمونه جامد یا مایع تحت تاثیر شدت جریان زیاد یا پتانسیل بالای جرقه جریان متناوب قرار می گیرد. 3) وسایل پران، که در آنها نمونه ای که روی یک کاتد نگهداری می شود با یون های مثبت یک گاز بمباران می شود. 4) افشاندن شعله ای که در آن نمونه به درون شعله ای گازی افشانده می شود. تا کنون افشاندن شعله ای عملی ترین تکنیک تلقی شده و در تمام دستگاه های تجارتی بکار گرفته می شود.در افشانه تمام یا قسمتی از یک محلول از نمونه بصورت مه نازکی به داخل شعله ای که در مسیر تابش از منبع قرار دارد افشانده می شود.نواحی مهم شعله از پایین به بالا عبارتند از پایه، مخروط داخلی، منطقه واکنش و پوشش بیرونی. نمونه بصورت قطرات کوچک بسیار ریزی از پایه شعله وارد می شود.در داخل این ناحیه آب کسر قابل توجهی از قطرات ریز تبخیر می شود و بدینسان مقداری از نمونه بصورت ذرات جامد وارد مخروط داخلی می شود.در این جا تبخیر و تجزیه به حالت اتمی رخ می دهد. در این منطقه است که فرایند های تحریک و جذب نیز شروع می شوند. با وارد شدن به منطقه واکنش، اتمها به اکسید تبدیل می شوند.

این اکسید ها سپس از داخل پوشش بیرونی عبور می کنند و متعاقبا از شعله دفع می شوند. هر قطره ای که به داخل شعله مکیده می شود نباید الزاما این تسلسل را طی کند. در حقیقت بسته به اندازه قطرات و سرعت عبور جریان قسمتی از نمونه ممکن است اساسا بدون تغییر از داخل شعله عبور کند.ناحیه ای از شعله که در آن حداکثر جذب یا نشر اتفاق می افتد به متغیر هایی نظیر اندازه قطرات، نوع شعله بکار رفته، نسبت اکسنده به سوخت و تمایل گونه ها به وارد شدن در تشکیل اکسید بستگی دارد.

انواع مشعل هادر طیف بینی جذب اتمی دو نوع مشعل بکار گرفته می شود. در مشعل تمام مصرف کن محلول نمونه، سوخت و گاز اکسنده از داخل راهرو های جداگانه انتقال داده می شوند و در دهانه ای در پایه شعله با یکدیگر مخلوط می گردند. در مشعل پیش مخلوط کن نمونه به داخل یک محفظه بزرگ به وسیله جریانی از اکسنده مکیده می شود. در این جا مه رقیق نمونه و اکنده و سوخت مخلوط می گردند و سپس به طرف دهانه مشعل رانده می شوند. قطرات بزرگ تر نمونه در ته محفظه جمع شده و خارج می شوند.

سوخت ها و اکسنده هاسوخت های بکار رفته برای تولید شعله عبارتند از گاز طبیعی، پروپان، بوتان، هیدروژن و استلین. استیلن شاید پر مصرف ترین سوخت باشد. اکسنده های معمولی عبارتند از هوا، هوای غنی شده با اکسیژن، اکسیژن و نیتروز اکسید. مخلوط نیتروزو اکسید و استیلن به علت خطر انفجار کمتر آن در مواقع نیاز به یک شعله داغ ارجح است.برای عناصری که به آسانی به حالت اتمی تبدیل می شوند نظیر مس، سرب، روی و کادمیم کاربرد شعله های با دمای پایین ارجح است.با افزایش دمای شعله ها می توان تا حدی یونش اتم ها را انتظار داشت. نسبت سوخت به اکسنده نیز بر اندازه تشکیل اتم در شعله تاثیر می گذارد. این آثار پیچیده هستند و بهترین مخلوط باید بطور تجربی تعیین گردد.

تکفام ساز ها یا صافی ها یک دستگاه جذب اتمی باید قادر به تامین یک پهنای نوار به آن اندازه باریک باشد تا خط انتخاب شده برای اندازه گیری را از خطوط دیگری که ممکن است مزاحمت ایجاد کنند یا حساسیت تجزیه را کاهش دهند جدا سازد. دستگاهی که صافی تداخلی به سهولت تعویض پذیر را بکار می گیرد به طور تجارتی در دسترس است. آشکار ساز ها و شناساگر هابرای تبدیل علامت انرژی تابشی به الکتریکی لوله های فوتو تکثیر کننده بکار گرفته می شوند. همان طور که قبلا توضیح داده شد، دستگاه الکترونیکی قادر به تمییز دادن بین علامت مدوله شده از منبع و علامت پیوسته از شعله است.موارد کاربردطیف بینی جذب اتمی وسیله حساسی برای تعیین بیش از 60 عنصر تامین می کند. عناصری مانند روی، آهن، نیکل، مولیبدن، وانادیم و ... تا دقت چند میلی‌گرم در لیتر (ppm) قابل اندازه‌گیری با این دستگاه می‌باشند.

محدودیتهای روش طیف‌سنجی جذب اتمی AAS توانایی تعیین یک عنصر را در هر لحظه دارد. اما این تکنیک به کندی صورت می گیرد و برای آنالیز چند عنصر روشی بسیار طولانی و خسته کننده است. تغییرپذیری در غلظت نمونه می‌تواند مشکل ساز باشد، چون حدود دسترسی AAS بسیار محدود است.





دستگاه جذب اتمی مورد استفاده ما از نوع PERKIN ELEMER مدل 3030 ساخت کشور امریکا می باشند . و با سیستم شعله ، کوره گرافیتی همراه با HGA 400 Programmer و سیستم هیدرید MHS 10 تلفیق می شوند و با استفاده از لامپهای هوشمند (HCL) و لامپهای ٍِ (EDL) شرایط لازم برای اندازگیری فلزات را با حد تشخیص خیلی کم در ماتریکسهای متفاوت فراهم می نماید. دستگاه جذب اتمی با سیستم شعله : دستگاه جذب اتمی این آزمایشگاه مدل پرکین المر با سیستم برنر هوشمند می باشد .شعله دستگاه جذب اتمی به صورت اتوماتیک تنظیم می شود و به حالت اپتیمم می رسد . و مقدار جذب دستگاه در ابتدای هر اندازگیری با یک محلول استاندارد با غلظت مشخص کنترل می گرددسیستم برنر و در هر اندازگیری به صورت اتوماتیک از مسیر شعله خارج می شود و برای هر اندازگیری Bas line را به طور اتوماتیک بدست می آورد . به نرم افزار دستگاه می توان پارامترهای فرآوری نمونه را از جمله وزن نمونه و ضریب رقیق سازی را داد تا در نتایج اعمال نماید. و خطای اپراتور در محاسبات را از بین بردسیستم لامپ های EDL بر روی دستگاه نصب می گردد و حساسیت تشخیص عناصر (Pb , Cd) در سیستم اندازه گیری با شعله تا 40% افزایش می یابد.

دستگاه جذب اتمی با سیستم کوره گرافیتی : کوره گرافیتی این دستگاه می تواند از دو گاز یکی آرگون برای جلو گیری از اکسید شدن کوره و دیگری اکسیژن که مواد آلی را در داخل کوره بسوزاند استفاده می کنند بنابر این ما می توانیم وقتی که عناصر فلزی آرسنیک ، آنتیموان ، قلع ، کادمیم و سرب در نمونه های حقیقی در ماتریکس آلی پیجیده وجود دارند با مودیفایر ترکیب فلزی این عناصر را با دمای تبخیر بالا بسازیم و ماتریکس آلی محتوی این عناصر را در داخل کوره به کمک اکسیژن بسوزانیم و مزاحمت ماتریکس را به حداقل برسانیم بنابر این خطای فرآوری نمونه برای قرائت از بین می رود. با استفاده از برنامه های مناسب حرارتی و دماهای لازم مراحل خشک کردن ، خاکستر کردن و اتمیزاسیون انجام می شود.این سیستم قادر به اندازه گیری عناصر فلزی در حد PPb می باشد.در کوره،نمونه بداخل یک لوله گرافیتی کوچک پخش شده که می تواند از نظر الکتریکی حرارت ببیند.با افزایش مرحله ای دما،فرایند خشک کردن،حرارت مقدماتی ماتریکس و تفکیک به اتمهای آزاد(اتمیزاسیون)رخ می دهد.درطی مراحل خشک کردن و حرارت مقدماتی،یک بخار گاز پاک کننده بی اثر از درون لوله جهت انتقال حلال و بخارات ماتریکس عبور می کند.یک تفاوت عمده با جذب اتمی شعله ای این است که برخی اجزای ماتریکس قبل از اتمیزاسیون ازبین می رود و اتمیزاسیون در یک اتمسفر بی خطر رخ می دهد.

مزایای تکنیک های جذب اتمی با کوره گرافیتی HGA))نسبت به شعله ای :1- حساسیت و حدود تشخیص 100تا 1000برابر بهتر از شعله. جذب اتمی شعله ای :PPM 1 کوره گرافیتی : PPB1 2- مقایر کم مورد نیاز نمونه جهت آنالیز در حد 5 تا 50 میکرولیتر 3- H.G.Aجهت نمونه های که مشعل را مسدود می کنند استفاده می شود4- نمونه های جامد مانند پلاستیک ،ناخن،تکه های مو و...می توانند تجزیه شوند.

برنامه حرارتی:برنامه حرارتی یکی از ارکان اصلی در یک آنالیز صحیح و موفق در کوره گرافیتی می باشد . در تجزیه های شعله ای ،تبخیر حلال،تخریب ماتریکس و تولید اتمهای آنالیت در حالت پایه،واقعا بطور همزمان رخ می دهد.در اندازه گیری های انجام شده توسط H.G.Aهمانفرایندها اساسا در طی مراحل خشک کردن،حرارت مقدماتی(زغال کردن)واتمیزاسیون رخ می دهد.هدف تمام برنامه حرارتی در H.G.A تجزیه یا انتقال تمامی مواد همراه نمونه می باشد تا بدون هیچگونه مزاحمتی روی اتمیزاسیون عنصر انالیت خارج گردند.لامپهای EDL این دستگاه به ما امکان می دهد که برای اندازگیری عناصر (As ,Cd , Pb , Sn Sb , Hg ) را در یک پرتوی کاتدی 300 تا 400 میلی آمپر حدود 20 برابر لامپهای کاتدی معمولی اندازگیری کنیم .











در این دستگاه ، به منظور تبخیر محلول و تفکیک نمونه به اتم های سازنده از هوا / استیلن و یا اکسید نیتروز / استیلن استفاده می شود .
هنگامی که نور از یک لامپ کاتدی از درون ابری از اتم ها عبور می کند . اتم های مورد بررسی ، نور ساطع شده از لامپ را جذب می کنند و لذا توسط ردیاب اندازه گیری شده و تمرکز عنصر مورد نظر در نمونه ، مشخص می گردد .
استفاده از شعله ، دمای رسیده به نمونه را تقریباً تا 2600 درجه سانتی گراد ( در N2O / استیلن ) محدود می کند که این مطلب در زمینه بررسی بسیاری از عناصر ، مشکلی را ایجاد نمی کند .
به عنوان مثال ، در بررسی فلزات آلکانی و بسیاری از فلزات سنگین مثل سرب یا کادمیوم و فلزات واسطه مثل منگنز یا نیکل به کارگیری F-AAS امکان اتمیزه کردن با کیفیت بالا و تا حد ppm را فراهم می کند .


معايب
اما این روش جهت بررسی برخی دیگر از عناصر مانند : B , Mo , Zr , V که برای شکسته شدن نیاز به دمایی بالاتر از حد فوق دارند ، کارآمد نمی باشد . در نهایت می توان گفت این ابزار در زمینه بررسی عناصر ، به میزان سایر تکنیک های مورد استفاده کارآیی ندارد .


دستگاه جذب اتمي WFX-1E3






دستگاه جذب اتمي مجهز به لامپهاي :‌Hg, Mn, Sb, Zn, Pb, Au, Cu, Cd, Bi, Ag, As پتانسيل بالفعل دستگاه اندازه گيري عناصر فوق در نمونه هاي جامد و مايع مي باشد.


دستگاه جذب اتمي شعله اي 650



در این دستگاه ، به منظور تبخیر محلول و تفکیک نمونه به اتم های سازنده از هوا / استیلن و یا اکسید نیتروز / استیلن استفاده می شود .
هنگامی که نور از یک لامپ کاتدی از درون ابری از اتم ها عبور می کند . اتم های مورد بررسی ، نور ساطع شده از لامپ را جذب می کنند و لذا توسط ردیاب اندازه گیری شده و تمرکز عنصر مورد نظر در نمونه ، مشخص می گردد .
استفاده از شعله ، دمای رسیده به نمونه را تقریباً تا 2600 درجه سانتی گراد ( در N2O / استیلن ) محدود می کند که این مطلب در زمینه بررسی بسیاری از عناصر ، مشکلی را ایجاد نمی کند .
به عنوان مثال ، در بررسی فلزات آلکانی و بسیاری از فلزات سنگین مثل سرب یا کادمیوم و فلزات واسطه مثل منگنز یا نیکل به کارگیری F-AAS امکان اتمیزه کردن با کیفیت بالا و تا حد ppm را فراهم می کند .



معايب اما این روش جهت بررسی برخی دیگر از عناصر مانند : B , Mo , Zr , V که برای شکسته شدن نیاز به دمایی بالاتر از حد فوق دارند ، کارآمد نمی باشد . در نهایت می توان گفت این ابزار در زمینه بررسی عناصر ، به میزان سایر تکنیک های مورد استفاده کارآیی ندارد .



دستگاه جذب اتمي 2100





عناصر Ag-Au-Bi-Cd-Co-Cr-Cu-Fe-Mg-Ni-Pb-Sb-Zn در مواد معدنی ، آبها ، فلزات و فرآورده های بیولوژیکی و غذایی توسط این دستگاه اندازه گیری می شوند

نگاهي به آينده

دكتر زيمرمان، مدير شركت CeramTec، يكي از توليدكنندگان پيشرو در زمينه سراميك‌هاي تخصصي در دنيا، اظهار داشت كه به‌طور كلي در طي چند سال آينده بخش سراميك‌هاي تخصصي داراي يك پتانسيل رشد 6 تا 8 درصدي خواهد بود.

بايد منتظر ماند و ديد كه آيا بازار مي‌تواند در اين حد رشد داشته باشد و ديگر كارشناسان آن را 3 الي 4 درصد پيش‌بيني مي‌كنند كه آن نيز مي‌تواند چشم انداز خوبي در شرايط كنوني اقتصادي باشد.

علاوه بر اين دكتر زيمرمان پيشنهاد مي‌كند كه زمينه‌هاي رشد ويژه شامل سراميك‌هاي زير لايه‌اي كيفي براي صنايع الكترونيك، پيزو الكترونيك و قطعات مخصوص با كاربردهايي در صنايع خودروسازي است.

امروزه نسل‌هاي جديدي از مواد كشف شده‌اند. آقاي پروفسور بيل‌لي اشاره‌اي به ساختمان سراميكي 5/5 ميليون پوندي در كالج سلطنتي انگليس كرد، كه تحقيقاتي در زمينه كاربيدها، بريدها و نيتريدهاي مختلف انجام داده كه غالبا غيراكسيدي هستند و بسيار جالب توجه بوده و علاقه زيادي به توليد آنها وجود دارد.

تحقيقات عمده اين مركز شامل فرايند كامپوزيت‌ها و غيراكسيد‌ها در درجه حرارت‌هاي فوق‌العاده بالا و سراميك‌هاي غيراكسيدي سخت، پوشش‌هاي نازك و اندودكاري، سراميك‌هاي متخلخل با شبكه منفذي قابل كنترل است

نگاهي به آينده

دكتر زيمرمان، مدير شركت CeramTec، يكي از توليدكنندگان پيشرو در زمينه سراميك‌هاي تخصصي در دنيا، اظهار داشت كه به‌طور كلي در طي چند سال آينده بخش سراميك‌هاي تخصصي داراي يك پتانسيل رشد 6 تا 8 درصدي خواهد بود.

بايد منتظر ماند و ديد كه آيا بازار مي‌تواند در اين حد رشد داشته باشد و ديگر كارشناسان آن را 3 الي 4 درصد پيش‌بيني مي‌كنند كه آن نيز مي‌تواند چشم انداز خوبي در شرايط كنوني اقتصادي باشد.

علاوه بر اين دكتر زيمرمان پيشنهاد مي‌كند كه زمينه‌هاي رشد ويژه شامل سراميك‌هاي زير لايه‌اي كيفي براي صنايع الكترونيك، پيزو الكترونيك و قطعات مخصوص با كاربردهايي در صنايع خودروسازي است.

امروزه نسل‌هاي جديدي از مواد كشف شده‌اند. آقاي پروفسور بيل‌لي اشاره‌اي به ساختمان سراميكي 5/5 ميليون پوندي در كالج سلطنتي انگليس كرد، كه تحقيقاتي در زمينه كاربيدها، بريدها و نيتريدهاي مختلف انجام داده كه غالبا غيراكسيدي هستند و بسيار جالب توجه بوده و علاقه زيادي به توليد آنها وجود دارد.

تحقيقات عمده اين مركز شامل فرايند كامپوزيت‌ها و غيراكسيد‌ها در درجه حرارت‌هاي فوق‌العاده بالا و سراميك‌هاي غيراكسيدي سخت، پوشش‌هاي نازك و اندودكاري، سراميك‌هاي متخلخل با شبكه منفذي قابل كنترل است

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي از نظر توليد بسيار پرهزينه هستند، اما اين موضوع در مقابل درآمد حاصل از تقليل هزينه و خصوصيات بسيار كارامد ارائه شده توسط مواد تشكيل‌دهنده اين سراميك‌ها بي اهميت است.

اين مواد عبارتند از:

• اكسيد آلومينيوم با خلوص بالا

• اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا

• كاربيد سيليسيوم

• كاربيد بور و نيتريد كربن


آلومينا

اكسيدهاي آلومينيوم بالاتر يكي از مهمترين ويژگي‌هاي سراميك‌هاي تخصصي صنعتي است و توليدكنندگان آلومينا در جست‌وجوي توسعه سريع بازار مصرف توليدات خود هستند به نحوي كه محصولات به‌طور مستمر گسترش مي‌يابند تا پاسخگوي نياز مشتريان باشند.

سراميك‌هاي با اكسيد آلومينيوم بالا خواصي از قبيل استحكام بالا، مقاومت در برابر ضربه و سختي را از خود به نمايش مي‌گذارند و همچنين اين مواد داراي مقاومت حرارتي بسيار بالايي نيز هستند.

يكي از بزرگترين بازارهاي آلومينا، سراميك‌هاي مقاوم در برابر سايش و ابزار برشي هستند كه بالغ بر حدود 35 تا 40 درصد از مقدار كل مصرف را به خود اختصاص مي‌دهند. اين بازار در حدود 60 تا 70 هزار تن در سال در ايالات متحده و همان مقدار در اروپا برآورد مي‌شود.

پيش‌بيني مي‌شود كه اين روند رو به رشد با نرخ 3 تا 4 درصد در هر سال ادامه يابد. قطعات سراميكي سايشي داراي كاربرد وسيعي در بازار شامل ورق‌هاي سايشي، ورق‌هاي تخليه، نازل‌ها، قطعات سوپاپ‌ها يا دريچه‌ها، قطعات پمپ‌ها و ديگر اقلام مقاوم در برابر سايش است.

بازار سراميك‌هاي الكتريكي (عايق‌ها و شمع‌ها) از ديگر بازارهاي مهم براي اين مواد هستند. در حقيقت سراميك‌هاي عايق موجود در شمع‌ها محتوي 85 تا 90 درصد آلومينا هستند و از اين رو يك بازار بزرگ براي اكسيد آلومينيوم تصفيه شده در سراميك‌هاي تخصصي به‌شمار مي‌آيند. البته بازار براي شمع‌هاي سراميكي نيز با سرمايه‌هاي صنايع خودروسازي پيوند خورده است.

از ديگر كاربردهاي الكتريكي سنتي براي مصرف آلوميناي تصفيه شده، عايق‌هاي مقاوم در برابر ولتاژهاي بسيار بالا براي خطوط انتقال برق و نيروگاه‌ها است. اين كاربردها ناشي از خواص دي الكتريك عالي آلوميناي با كربنات كلسيم پايين و واكنش پذيري بالا است.

اما بازار براي اكسيد آلومينيوم در عايق‌هاي سراميكي رو به كاهش است. نه تنها آلومينا مي‌تواند جايگزين ديگر مواد در عايق‌هاي سراميكي شود، بلكه به‌طور كلي عايق‌هاي سراميكي منسوخ شده‌اند و به‌تدريج جاي خود را به كامپوزيت‌هاي مواد پليمري بخشيده‌اند. يكي از دلايل بالا اين است كه آلومينا توانسته است زمينه را براي جايگزيني كوارتز در عايق‌هاي رزيني كه داراي وزن كمتري در مقايسه با عايق‌هاي سراميكي سنتي هستند، فراهم نمايد.

همچنين نظر به اين كه زير لايه‌هاي اكسيد آلومينيوم داراي مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به لايه‌هاي پلاستيكي هستند از اين رو آلومينا در كاربردهاي الكترونيكي به‌عنوان يك زير لايه سراميكي براي قطعات استفاده مي‌شود. هرچند افزايش كوچك سازي محصولات الكترونيكي منتج به كاهش سطح مورد نياز مي‌شود.

كاربر آلوميناي در حدود 20 تا 30 درصد بيش از ديگر كاربردها از قبيل جايگزيني مفاصل، كاتاليزورهاي خودرو، *****ها، تسليحات نظامي و ابزار برش است.


زيركونيا

اكسيد زيركونيوم در بسياري از كاربردهاي سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و بازار مصرف كلي آن سالانه در حدود 12 تا 15 هزار تن برآورد مي‌شود. بزرگترين بازار آن براي پوشش‌هاي سراميكي است كه كل مصرف اروپا و ايالات متحده تا اواخر سال 2008 ميلادي در حدود 3 تا 4 هزار تن در سال بود. اين امر نشان‌دهنده رشد قابل توجه مصرف اين ماده در طي دهه گذشته است.

همچنين در حال حاضر كاتاليزورهاي خودرو يكي از بازارهاي مصرف مهم براي زيركونيا محسوب مي‌شوند، به‌طوري كه طراحي موتور و نيازهاي محيطي كاربرد كاتاليزورها را افزايش داده‌اند.

در زمينه پيزو الكتريك، محصولات با قيمتي كمتر در كشورهاي چين، هند و جنوب شرقي آسيا توليد مي‌شوند كه به رشد مصرف زيركونيا در منطقه كمك كرده‌اند. رشد جديد بازار مصرف زيركونيا شامل پيل‌هاي سوختي و كاربردهاي جديد براي pzt، الكترونيك و پزشكي است.

به‌طور تاريخي، كشور ژاپن همواره يكي از مهمترين بازارهاي مصرف براي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا براي توليد مواد الكترونيكي و حسگرها است، به‌طوري كه در سال 2000 سراميك‌هاي خالص 50 درصد از بازار مصرف زيركونيا را به خود اختصاص دادند. امروزه تقاضا براي پودرهاي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا به‌منظور استفاده در حسگرهاي اكسيژن براي موتور خودروها و كوره‌ها، پودرهاي دي الكتريك/pzt و همچنين سراميك‌هاي ساختماني دما بالا و استحكام بالا ،در سراسر آسيا و در واقع كل دنيا افزايش پيدا كرده است.

مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي به‌طور فزاينده‌اي در حال افزايش است. در برخي موارد به دليل مقاومت بيشتر در برابر شكست و استحكام بالاي آلومينا، اكسيد آلومينيوم ترجيح داده مي‌شود. به‌طور كلي بازار مصرف زيركونيا در اروپا و آمريكا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي در حدود كمتر از 100 تن در سال برآورد مي‌شود. تاكنون بازار بسيار كمي براي مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي مفاصل وجود داشته اما، مصرف در اين زمينه منحصر به كشور ژاپن است و انتظار رشد اندكي مي‌رود.


كاربيد سيليسيوم

كاربيد سيليسيوم با ارزش بالا، به‌طور فزاينده‌اي در سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و به مانند آلومينا، مقدار بسيار زيادي از توليد اين ماده در قطعات سايشي سراميكي و درزگير‌ها مصرف مي‌شود. بازارهاي مصرف جديد و در حال رشد اين ماده معدني شامل *****هاي داراي ذرات ريز در موتورهاي ديزلي و باطري قدرت زاي نوري هستند.

در حقيقت رشد جالب توجه بازار كاربيد سيليسيوم مصرف آن در *****هاي موتورهاي ديزلي است كه در سال 2007 در اروپا يك بازار مصرف 2 هزار تني در سال را به خود اختصاص داد و تا اواخر سال 2008 با نرخي برابر با 15 درصد در هر سال به رشد خود ادامه مي‌داد. در كشور ايالات متحده آمريكا، بازار مصرف بسيار كوچكتر است و احتمالا در حدود 500 تن در هر سال است، اما اين‌گونه به نظر مي‌آيد كه رشد آن سرعت بيشتري به خود بگيرد، چون مقررات محيطي محكمتري نيز وضع شده‌اند. در سال در 2009 استفاده از *****هاي ذره‌اي ديزلي در تمام خودروهاي ديزلي موجود در كشورهاي عضو اتحاديه اروپا الزامي خواهد شد.

همچنين ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در بازار ديرگدازها در كوره‌هاي كيلن با افزايش روبه‌رو خواهد شد. در حال حاضر اندكي از 4000 تن در سال كاربيد سيليسيوم در كشورهاي اروپايي و آمريكا در صنايع ديرگداز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در تسليحات نظامي در ايالات متحده بزرگترين بازار براي سراميك‌هاي نظامي در حدود 1000 تن در سال برآورد مي‌شود . در طي 4 سال گذشته رشد مصرف سريع تر شده، اما انتظار مي‌رود در حال حاضر با عرضه آن برابر شود.


كاربيد برم

پودر كاربيد برم يكي از عناصر سازنده كليدي در توليد تسليحات نظامي سراميكي سبك است و از اين رو اين مهمترين كاربرد اين ماده در صنعت سراميك‌هاي تخصصي است.

اگرچه در سه يا چهار سال گذشته فروش اين ماده با افزايش چشمگيري همراه بوده است، رشد آتي سريع اين ماده احتمالا بي‌صداتر خواهد بود. بازار مصرف كلي براي كاربيد برم در سراميك‌هاي نظامي در اروپا و آمريكا در حدود 1000 تن در سال تخمين زده مي‌شود.

نيتريد برم مكعبي (cbn) به‌عنوان يك ماده ساينده گرانقيمت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقدار كلي مصرف در اواخر سال 2008 در اروپا تنها بين 5 تا 10 تن در سال بود. پتانسيل رشد براي توليد cbn در صنايع اتومبيل‌سازي و كاربردهاي مهندسي مكانيك، براي استفاده در ماشين‌هاي آسياب با سرعت بالا در فولاد و سوپر آلياژها است.

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي از نظر توليد بسيار پرهزينه هستند، اما اين موضوع در مقابل درآمد حاصل از تقليل هزينه و خصوصيات بسيار كارامد ارائه شده توسط مواد تشكيل‌دهنده اين سراميك‌ها بي اهميت است.

اين مواد عبارتند از:

• اكسيد آلومينيوم با خلوص بالا

• اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا

• كاربيد سيليسيوم

• كاربيد بور و نيتريد كربن


آلومينا

اكسيدهاي آلومينيوم بالاتر يكي از مهمترين ويژگي‌هاي سراميك‌هاي تخصصي صنعتي است و توليدكنندگان آلومينا در جست‌وجوي توسعه سريع بازار مصرف توليدات خود هستند به نحوي كه محصولات به‌طور مستمر گسترش مي‌يابند تا پاسخگوي نياز مشتريان باشند.

سراميك‌هاي با اكسيد آلومينيوم بالا خواصي از قبيل استحكام بالا، مقاومت در برابر ضربه و سختي را از خود به نمايش مي‌گذارند و همچنين اين مواد داراي مقاومت حرارتي بسيار بالايي نيز هستند.

يكي از بزرگترين بازارهاي آلومينا، سراميك‌هاي مقاوم در برابر سايش و ابزار برشي هستند كه بالغ بر حدود 35 تا 40 درصد از مقدار كل مصرف را به خود اختصاص مي‌دهند. اين بازار در حدود 60 تا 70 هزار تن در سال در ايالات متحده و همان مقدار در اروپا برآورد مي‌شود.

پيش‌بيني مي‌شود كه اين روند رو به رشد با نرخ 3 تا 4 درصد در هر سال ادامه يابد. قطعات سراميكي سايشي داراي كاربرد وسيعي در بازار شامل ورق‌هاي سايشي، ورق‌هاي تخليه، نازل‌ها، قطعات سوپاپ‌ها يا دريچه‌ها، قطعات پمپ‌ها و ديگر اقلام مقاوم در برابر سايش است.

بازار سراميك‌هاي الكتريكي (عايق‌ها و شمع‌ها) از ديگر بازارهاي مهم براي اين مواد هستند. در حقيقت سراميك‌هاي عايق موجود در شمع‌ها محتوي 85 تا 90 درصد آلومينا هستند و از اين رو يك بازار بزرگ براي اكسيد آلومينيوم تصفيه شده در سراميك‌هاي تخصصي به‌شمار مي‌آيند. البته بازار براي شمع‌هاي سراميكي نيز با سرمايه‌هاي صنايع خودروسازي پيوند خورده است.

از ديگر كاربردهاي الكتريكي سنتي براي مصرف آلوميناي تصفيه شده، عايق‌هاي مقاوم در برابر ولتاژهاي بسيار بالا براي خطوط انتقال برق و نيروگاه‌ها است. اين كاربردها ناشي از خواص دي الكتريك عالي آلوميناي با كربنات كلسيم پايين و واكنش پذيري بالا است.

اما بازار براي اكسيد آلومينيوم در عايق‌هاي سراميكي رو به كاهش است. نه تنها آلومينا مي‌تواند جايگزين ديگر مواد در عايق‌هاي سراميكي شود، بلكه به‌طور كلي عايق‌هاي سراميكي منسوخ شده‌اند و به‌تدريج جاي خود را به كامپوزيت‌هاي مواد پليمري بخشيده‌اند. يكي از دلايل بالا اين است كه آلومينا توانسته است زمينه را براي جايگزيني كوارتز در عايق‌هاي رزيني كه داراي وزن كمتري در مقايسه با عايق‌هاي سراميكي سنتي هستند، فراهم نمايد.

همچنين نظر به اين كه زير لايه‌هاي اكسيد آلومينيوم داراي مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به لايه‌هاي پلاستيكي هستند از اين رو آلومينا در كاربردهاي الكترونيكي به‌عنوان يك زير لايه سراميكي براي قطعات استفاده مي‌شود. هرچند افزايش كوچك سازي محصولات الكترونيكي منتج به كاهش سطح مورد نياز مي‌شود.

كاربر آلوميناي در حدود 20 تا 30 درصد بيش از ديگر كاربردها از قبيل جايگزيني مفاصل، كاتاليزورهاي خودرو، *****ها، تسليحات نظامي و ابزار برش است.


زيركونيا

اكسيد زيركونيوم در بسياري از كاربردهاي سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و بازار مصرف كلي آن سالانه در حدود 12 تا 15 هزار تن برآورد مي‌شود. بزرگترين بازار آن براي پوشش‌هاي سراميكي است كه كل مصرف اروپا و ايالات متحده تا اواخر سال 2008 ميلادي در حدود 3 تا 4 هزار تن در سال بود. اين امر نشان‌دهنده رشد قابل توجه مصرف اين ماده در طي دهه گذشته است.

همچنين در حال حاضر كاتاليزورهاي خودرو يكي از بازارهاي مصرف مهم براي زيركونيا محسوب مي‌شوند، به‌طوري كه طراحي موتور و نيازهاي محيطي كاربرد كاتاليزورها را افزايش داده‌اند.

در زمينه پيزو الكتريك، محصولات با قيمتي كمتر در كشورهاي چين، هند و جنوب شرقي آسيا توليد مي‌شوند كه به رشد مصرف زيركونيا در منطقه كمك كرده‌اند. رشد جديد بازار مصرف زيركونيا شامل پيل‌هاي سوختي و كاربردهاي جديد براي pzt، الكترونيك و پزشكي است.

به‌طور تاريخي، كشور ژاپن همواره يكي از مهمترين بازارهاي مصرف براي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا براي توليد مواد الكترونيكي و حسگرها است، به‌طوري كه در سال 2000 سراميك‌هاي خالص 50 درصد از بازار مصرف زيركونيا را به خود اختصاص دادند. امروزه تقاضا براي پودرهاي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا به‌منظور استفاده در حسگرهاي اكسيژن براي موتور خودروها و كوره‌ها، پودرهاي دي الكتريك/pzt و همچنين سراميك‌هاي ساختماني دما بالا و استحكام بالا ،در سراسر آسيا و در واقع كل دنيا افزايش پيدا كرده است.

مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي به‌طور فزاينده‌اي در حال افزايش است. در برخي موارد به دليل مقاومت بيشتر در برابر شكست و استحكام بالاي آلومينا، اكسيد آلومينيوم ترجيح داده مي‌شود. به‌طور كلي بازار مصرف زيركونيا در اروپا و آمريكا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي در حدود كمتر از 100 تن در سال برآورد مي‌شود. تاكنون بازار بسيار كمي براي مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي مفاصل وجود داشته اما، مصرف در اين زمينه منحصر به كشور ژاپن است و انتظار رشد اندكي مي‌رود.


كاربيد سيليسيوم

كاربيد سيليسيوم با ارزش بالا، به‌طور فزاينده‌اي در سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و به مانند آلومينا، مقدار بسيار زيادي از توليد اين ماده در قطعات سايشي سراميكي و درزگير‌ها مصرف مي‌شود. بازارهاي مصرف جديد و در حال رشد اين ماده معدني شامل *****هاي داراي ذرات ريز در موتورهاي ديزلي و باطري قدرت زاي نوري هستند.

در حقيقت رشد جالب توجه بازار كاربيد سيليسيوم مصرف آن در *****هاي موتورهاي ديزلي است كه در سال 2007 در اروپا يك بازار مصرف 2 هزار تني در سال را به خود اختصاص داد و تا اواخر سال 2008 با نرخي برابر با 15 درصد در هر سال به رشد خود ادامه مي‌داد. در كشور ايالات متحده آمريكا، بازار مصرف بسيار كوچكتر است و احتمالا در حدود 500 تن در هر سال است، اما اين‌گونه به نظر مي‌آيد كه رشد آن سرعت بيشتري به خود بگيرد، چون مقررات محيطي محكمتري نيز وضع شده‌اند. در سال در 2009 استفاده از *****هاي ذره‌اي ديزلي در تمام خودروهاي ديزلي موجود در كشورهاي عضو اتحاديه اروپا الزامي خواهد شد.

همچنين ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در بازار ديرگدازها در كوره‌هاي كيلن با افزايش روبه‌رو خواهد شد. در حال حاضر اندكي از 4000 تن در سال كاربيد سيليسيوم در كشورهاي اروپايي و آمريكا در صنايع ديرگداز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در تسليحات نظامي در ايالات متحده بزرگترين بازار براي سراميك‌هاي نظامي در حدود 1000 تن در سال برآورد مي‌شود . در طي 4 سال گذشته رشد مصرف سريع تر شده، اما انتظار مي‌رود در حال حاضر با عرضه آن برابر شود.


كاربيد برم

پودر كاربيد برم يكي از عناصر سازنده كليدي در توليد تسليحات نظامي سراميكي سبك است و از اين رو اين مهمترين كاربرد اين ماده در صنعت سراميك‌هاي تخصصي است.

اگرچه در سه يا چهار سال گذشته فروش اين ماده با افزايش چشمگيري همراه بوده است، رشد آتي سريع اين ماده احتمالا بي‌صداتر خواهد بود. بازار مصرف كلي براي كاربيد برم در سراميك‌هاي نظامي در اروپا و آمريكا در حدود 1000 تن در سال تخمين زده مي‌شود.

نيتريد برم مكعبي (cbn) به‌عنوان يك ماده ساينده گرانقيمت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقدار كلي مصرف در اواخر سال 2008 در اروپا تنها بين 5 تا 10 تن در سال بود. پتانسيل رشد براي توليد cbn در صنايع اتومبيل‌سازي و كاربردهاي مهندسي مكانيك، براي استفاده در ماشين‌هاي آسياب با سرعت بالا در فولاد و سوپر آلياژها است.

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي از نظر توليد بسيار پرهزينه هستند، اما اين موضوع در مقابل درآمد حاصل از تقليل هزينه و خصوصيات بسيار كارامد ارائه شده توسط مواد تشكيل‌دهنده اين سراميك‌ها بي اهميت است.

اين مواد عبارتند از:

• اكسيد آلومينيوم با خلوص بالا

• اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا

• كاربيد سيليسيوم

• كاربيد بور و نيتريد كربن


آلومينا

اكسيدهاي آلومينيوم بالاتر يكي از مهمترين ويژگي‌هاي سراميك‌هاي تخصصي صنعتي است و توليدكنندگان آلومينا در جست‌وجوي توسعه سريع بازار مصرف توليدات خود هستند به نحوي كه محصولات به‌طور مستمر گسترش مي‌يابند تا پاسخگوي نياز مشتريان باشند.

سراميك‌هاي با اكسيد آلومينيوم بالا خواصي از قبيل استحكام بالا، مقاومت در برابر ضربه و سختي را از خود به نمايش مي‌گذارند و همچنين اين مواد داراي مقاومت حرارتي بسيار بالايي نيز هستند.

يكي از بزرگترين بازارهاي آلومينا، سراميك‌هاي مقاوم در برابر سايش و ابزار برشي هستند كه بالغ بر حدود 35 تا 40 درصد از مقدار كل مصرف را به خود اختصاص مي‌دهند. اين بازار در حدود 60 تا 70 هزار تن در سال در ايالات متحده و همان مقدار در اروپا برآورد مي‌شود.

پيش‌بيني مي‌شود كه اين روند رو به رشد با نرخ 3 تا 4 درصد در هر سال ادامه يابد. قطعات سراميكي سايشي داراي كاربرد وسيعي در بازار شامل ورق‌هاي سايشي، ورق‌هاي تخليه، نازل‌ها، قطعات سوپاپ‌ها يا دريچه‌ها، قطعات پمپ‌ها و ديگر اقلام مقاوم در برابر سايش است.

بازار سراميك‌هاي الكتريكي (عايق‌ها و شمع‌ها) از ديگر بازارهاي مهم براي اين مواد هستند. در حقيقت سراميك‌هاي عايق موجود در شمع‌ها محتوي 85 تا 90 درصد آلومينا هستند و از اين رو يك بازار بزرگ براي اكسيد آلومينيوم تصفيه شده در سراميك‌هاي تخصصي به‌شمار مي‌آيند. البته بازار براي شمع‌هاي سراميكي نيز با سرمايه‌هاي صنايع خودروسازي پيوند خورده است.

از ديگر كاربردهاي الكتريكي سنتي براي مصرف آلوميناي تصفيه شده، عايق‌هاي مقاوم در برابر ولتاژهاي بسيار بالا براي خطوط انتقال برق و نيروگاه‌ها است. اين كاربردها ناشي از خواص دي الكتريك عالي آلوميناي با كربنات كلسيم پايين و واكنش پذيري بالا است.

اما بازار براي اكسيد آلومينيوم در عايق‌هاي سراميكي رو به كاهش است. نه تنها آلومينا مي‌تواند جايگزين ديگر مواد در عايق‌هاي سراميكي شود، بلكه به‌طور كلي عايق‌هاي سراميكي منسوخ شده‌اند و به‌تدريج جاي خود را به كامپوزيت‌هاي مواد پليمري بخشيده‌اند. يكي از دلايل بالا اين است كه آلومينا توانسته است زمينه را براي جايگزيني كوارتز در عايق‌هاي رزيني كه داراي وزن كمتري در مقايسه با عايق‌هاي سراميكي سنتي هستند، فراهم نمايد.

همچنين نظر به اين كه زير لايه‌هاي اكسيد آلومينيوم داراي مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به لايه‌هاي پلاستيكي هستند از اين رو آلومينا در كاربردهاي الكترونيكي به‌عنوان يك زير لايه سراميكي براي قطعات استفاده مي‌شود. هرچند افزايش كوچك سازي محصولات الكترونيكي منتج به كاهش سطح مورد نياز مي‌شود.

كاربر آلوميناي در حدود 20 تا 30 درصد بيش از ديگر كاربردها از قبيل جايگزيني مفاصل، كاتاليزورهاي خودرو، *****ها، تسليحات نظامي و ابزار برش است.


زيركونيا

اكسيد زيركونيوم در بسياري از كاربردهاي سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و بازار مصرف كلي آن سالانه در حدود 12 تا 15 هزار تن برآورد مي‌شود. بزرگترين بازار آن براي پوشش‌هاي سراميكي است كه كل مصرف اروپا و ايالات متحده تا اواخر سال 2008 ميلادي در حدود 3 تا 4 هزار تن در سال بود. اين امر نشان‌دهنده رشد قابل توجه مصرف اين ماده در طي دهه گذشته است.

همچنين در حال حاضر كاتاليزورهاي خودرو يكي از بازارهاي مصرف مهم براي زيركونيا محسوب مي‌شوند، به‌طوري كه طراحي موتور و نيازهاي محيطي كاربرد كاتاليزورها را افزايش داده‌اند.

در زمينه پيزو الكتريك، محصولات با قيمتي كمتر در كشورهاي چين، هند و جنوب شرقي آسيا توليد مي‌شوند كه به رشد مصرف زيركونيا در منطقه كمك كرده‌اند. رشد جديد بازار مصرف زيركونيا شامل پيل‌هاي سوختي و كاربردهاي جديد براي pzt، الكترونيك و پزشكي است.

به‌طور تاريخي، كشور ژاپن همواره يكي از مهمترين بازارهاي مصرف براي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا براي توليد مواد الكترونيكي و حسگرها است، به‌طوري كه در سال 2000 سراميك‌هاي خالص 50 درصد از بازار مصرف زيركونيا را به خود اختصاص دادند. امروزه تقاضا براي پودرهاي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا به‌منظور استفاده در حسگرهاي اكسيژن براي موتور خودروها و كوره‌ها، پودرهاي دي الكتريك/pzt و همچنين سراميك‌هاي ساختماني دما بالا و استحكام بالا ،در سراسر آسيا و در واقع كل دنيا افزايش پيدا كرده است.

مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي به‌طور فزاينده‌اي در حال افزايش است. در برخي موارد به دليل مقاومت بيشتر در برابر شكست و استحكام بالاي آلومينا، اكسيد آلومينيوم ترجيح داده مي‌شود. به‌طور كلي بازار مصرف زيركونيا در اروپا و آمريكا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي در حدود كمتر از 100 تن در سال برآورد مي‌شود. تاكنون بازار بسيار كمي براي مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي مفاصل وجود داشته اما، مصرف در اين زمينه منحصر به كشور ژاپن است و انتظار رشد اندكي مي‌رود.


كاربيد سيليسيوم

كاربيد سيليسيوم با ارزش بالا، به‌طور فزاينده‌اي در سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و به مانند آلومينا، مقدار بسيار زيادي از توليد اين ماده در قطعات سايشي سراميكي و درزگير‌ها مصرف مي‌شود. بازارهاي مصرف جديد و در حال رشد اين ماده معدني شامل *****هاي داراي ذرات ريز در موتورهاي ديزلي و باطري قدرت زاي نوري هستند.

در حقيقت رشد جالب توجه بازار كاربيد سيليسيوم مصرف آن در *****هاي موتورهاي ديزلي است كه در سال 2007 در اروپا يك بازار مصرف 2 هزار تني در سال را به خود اختصاص داد و تا اواخر سال 2008 با نرخي برابر با 15 درصد در هر سال به رشد خود ادامه مي‌داد. در كشور ايالات متحده آمريكا، بازار مصرف بسيار كوچكتر است و احتمالا در حدود 500 تن در هر سال است، اما اين‌گونه به نظر مي‌آيد كه رشد آن سرعت بيشتري به خود بگيرد، چون مقررات محيطي محكمتري نيز وضع شده‌اند. در سال در 2009 استفاده از *****هاي ذره‌اي ديزلي در تمام خودروهاي ديزلي موجود در كشورهاي عضو اتحاديه اروپا الزامي خواهد شد.

همچنين ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در بازار ديرگدازها در كوره‌هاي كيلن با افزايش روبه‌رو خواهد شد. در حال حاضر اندكي از 4000 تن در سال كاربيد سيليسيوم در كشورهاي اروپايي و آمريكا در صنايع ديرگداز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در تسليحات نظامي در ايالات متحده بزرگترين بازار براي سراميك‌هاي نظامي در حدود 1000 تن در سال برآورد مي‌شود . در طي 4 سال گذشته رشد مصرف سريع تر شده، اما انتظار مي‌رود در حال حاضر با عرضه آن برابر شود.


كاربيد برم

پودر كاربيد برم يكي از عناصر سازنده كليدي در توليد تسليحات نظامي سراميكي سبك است و از اين رو اين مهمترين كاربرد اين ماده در صنعت سراميك‌هاي تخصصي است.

اگرچه در سه يا چهار سال گذشته فروش اين ماده با افزايش چشمگيري همراه بوده است، رشد آتي سريع اين ماده احتمالا بي‌صداتر خواهد بود. بازار مصرف كلي براي كاربيد برم در سراميك‌هاي نظامي در اروپا و آمريكا در حدود 1000 تن در سال تخمين زده مي‌شود.

نيتريد برم مكعبي (cbn) به‌عنوان يك ماده ساينده گرانقيمت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقدار كلي مصرف در اواخر سال 2008 در اروپا تنها بين 5 تا 10 تن در سال بود. پتانسيل رشد براي توليد cbn در صنايع اتومبيل‌سازي و كاربردهاي مهندسي مكانيك، براي استفاده در ماشين‌هاي آسياب با سرعت بالا در فولاد و سوپر آلياژها است.

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي

مواد معدني استفاده شده در سراميك‌هاي تخصصي از نظر توليد بسيار پرهزينه هستند، اما اين موضوع در مقابل درآمد حاصل از تقليل هزينه و خصوصيات بسيار كارامد ارائه شده توسط مواد تشكيل‌دهنده اين سراميك‌ها بي اهميت است.

اين مواد عبارتند از:

• اكسيد آلومينيوم با خلوص بالا

• اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا

• كاربيد سيليسيوم

• كاربيد بور و نيتريد كربن


آلومينا

اكسيدهاي آلومينيوم بالاتر يكي از مهمترين ويژگي‌هاي سراميك‌هاي تخصصي صنعتي است و توليدكنندگان آلومينا در جست‌وجوي توسعه سريع بازار مصرف توليدات خود هستند به نحوي كه محصولات به‌طور مستمر گسترش مي‌يابند تا پاسخگوي نياز مشتريان باشند.

سراميك‌هاي با اكسيد آلومينيوم بالا خواصي از قبيل استحكام بالا، مقاومت در برابر ضربه و سختي را از خود به نمايش مي‌گذارند و همچنين اين مواد داراي مقاومت حرارتي بسيار بالايي نيز هستند.

يكي از بزرگترين بازارهاي آلومينا، سراميك‌هاي مقاوم در برابر سايش و ابزار برشي هستند كه بالغ بر حدود 35 تا 40 درصد از مقدار كل مصرف را به خود اختصاص مي‌دهند. اين بازار در حدود 60 تا 70 هزار تن در سال در ايالات متحده و همان مقدار در اروپا برآورد مي‌شود.

پيش‌بيني مي‌شود كه اين روند رو به رشد با نرخ 3 تا 4 درصد در هر سال ادامه يابد. قطعات سراميكي سايشي داراي كاربرد وسيعي در بازار شامل ورق‌هاي سايشي، ورق‌هاي تخليه، نازل‌ها، قطعات سوپاپ‌ها يا دريچه‌ها، قطعات پمپ‌ها و ديگر اقلام مقاوم در برابر سايش است.

بازار سراميك‌هاي الكتريكي (عايق‌ها و شمع‌ها) از ديگر بازارهاي مهم براي اين مواد هستند. در حقيقت سراميك‌هاي عايق موجود در شمع‌ها محتوي 85 تا 90 درصد آلومينا هستند و از اين رو يك بازار بزرگ براي اكسيد آلومينيوم تصفيه شده در سراميك‌هاي تخصصي به‌شمار مي‌آيند. البته بازار براي شمع‌هاي سراميكي نيز با سرمايه‌هاي صنايع خودروسازي پيوند خورده است.

از ديگر كاربردهاي الكتريكي سنتي براي مصرف آلوميناي تصفيه شده، عايق‌هاي مقاوم در برابر ولتاژهاي بسيار بالا براي خطوط انتقال برق و نيروگاه‌ها است. اين كاربردها ناشي از خواص دي الكتريك عالي آلوميناي با كربنات كلسيم پايين و واكنش پذيري بالا است.

اما بازار براي اكسيد آلومينيوم در عايق‌هاي سراميكي رو به كاهش است. نه تنها آلومينا مي‌تواند جايگزين ديگر مواد در عايق‌هاي سراميكي شود، بلكه به‌طور كلي عايق‌هاي سراميكي منسوخ شده‌اند و به‌تدريج جاي خود را به كامپوزيت‌هاي مواد پليمري بخشيده‌اند. يكي از دلايل بالا اين است كه آلومينا توانسته است زمينه را براي جايگزيني كوارتز در عايق‌هاي رزيني كه داراي وزن كمتري در مقايسه با عايق‌هاي سراميكي سنتي هستند، فراهم نمايد.

همچنين نظر به اين كه زير لايه‌هاي اكسيد آلومينيوم داراي مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به لايه‌هاي پلاستيكي هستند از اين رو آلومينا در كاربردهاي الكترونيكي به‌عنوان يك زير لايه سراميكي براي قطعات استفاده مي‌شود. هرچند افزايش كوچك سازي محصولات الكترونيكي منتج به كاهش سطح مورد نياز مي‌شود.

كاربر آلوميناي در حدود 20 تا 30 درصد بيش از ديگر كاربردها از قبيل جايگزيني مفاصل، كاتاليزورهاي خودرو، *****ها، تسليحات نظامي و ابزار برش است.


زيركونيا

اكسيد زيركونيوم در بسياري از كاربردهاي سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و بازار مصرف كلي آن سالانه در حدود 12 تا 15 هزار تن برآورد مي‌شود. بزرگترين بازار آن براي پوشش‌هاي سراميكي است كه كل مصرف اروپا و ايالات متحده تا اواخر سال 2008 ميلادي در حدود 3 تا 4 هزار تن در سال بود. اين امر نشان‌دهنده رشد قابل توجه مصرف اين ماده در طي دهه گذشته است.

همچنين در حال حاضر كاتاليزورهاي خودرو يكي از بازارهاي مصرف مهم براي زيركونيا محسوب مي‌شوند، به‌طوري كه طراحي موتور و نيازهاي محيطي كاربرد كاتاليزورها را افزايش داده‌اند.

در زمينه پيزو الكتريك، محصولات با قيمتي كمتر در كشورهاي چين، هند و جنوب شرقي آسيا توليد مي‌شوند كه به رشد مصرف زيركونيا در منطقه كمك كرده‌اند. رشد جديد بازار مصرف زيركونيا شامل پيل‌هاي سوختي و كاربردهاي جديد براي pzt، الكترونيك و پزشكي است.

به‌طور تاريخي، كشور ژاپن همواره يكي از مهمترين بازارهاي مصرف براي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا براي توليد مواد الكترونيكي و حسگرها است، به‌طوري كه در سال 2000 سراميك‌هاي خالص 50 درصد از بازار مصرف زيركونيا را به خود اختصاص دادند. امروزه تقاضا براي پودرهاي اكسيد زيركونيوم با خلوص بالا به‌منظور استفاده در حسگرهاي اكسيژن براي موتور خودروها و كوره‌ها، پودرهاي دي الكتريك/pzt و همچنين سراميك‌هاي ساختماني دما بالا و استحكام بالا ،در سراسر آسيا و در واقع كل دنيا افزايش پيدا كرده است.

مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي به‌طور فزاينده‌اي در حال افزايش است. در برخي موارد به دليل مقاومت بيشتر در برابر شكست و استحكام بالاي آلومينا، اكسيد آلومينيوم ترجيح داده مي‌شود. به‌طور كلي بازار مصرف زيركونيا در اروپا و آمريكا در ايمپلنت‌هاي دندانپزشكي در حدود كمتر از 100 تن در سال برآورد مي‌شود. تاكنون بازار بسيار كمي براي مصرف زيركونيا در ايمپلنت‌هاي مفاصل وجود داشته اما، مصرف در اين زمينه منحصر به كشور ژاپن است و انتظار رشد اندكي مي‌رود.


كاربيد سيليسيوم

كاربيد سيليسيوم با ارزش بالا، به‌طور فزاينده‌اي در سراميك‌هاي تخصصي استفاده مي‌شود و به مانند آلومينا، مقدار بسيار زيادي از توليد اين ماده در قطعات سايشي سراميكي و درزگير‌ها مصرف مي‌شود. بازارهاي مصرف جديد و در حال رشد اين ماده معدني شامل *****هاي داراي ذرات ريز در موتورهاي ديزلي و باطري قدرت زاي نوري هستند.

در حقيقت رشد جالب توجه بازار كاربيد سيليسيوم مصرف آن در *****هاي موتورهاي ديزلي است كه در سال 2007 در اروپا يك بازار مصرف 2 هزار تني در سال را به خود اختصاص داد و تا اواخر سال 2008 با نرخي برابر با 15 درصد در هر سال به رشد خود ادامه مي‌داد. در كشور ايالات متحده آمريكا، بازار مصرف بسيار كوچكتر است و احتمالا در حدود 500 تن در هر سال است، اما اين‌گونه به نظر مي‌آيد كه رشد آن سرعت بيشتري به خود بگيرد، چون مقررات محيطي محكمتري نيز وضع شده‌اند. در سال در 2009 استفاده از *****هاي ذره‌اي ديزلي در تمام خودروهاي ديزلي موجود در كشورهاي عضو اتحاديه اروپا الزامي خواهد شد.

همچنين ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در بازار ديرگدازها در كوره‌هاي كيلن با افزايش روبه‌رو خواهد شد. در حال حاضر اندكي از 4000 تن در سال كاربيد سيليسيوم در كشورهاي اروپايي و آمريكا در صنايع ديرگداز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ميزان فروش كاربيد سيليسيوم در تسليحات نظامي در ايالات متحده بزرگترين بازار براي سراميك‌هاي نظامي در حدود 1000 تن در سال برآورد مي‌شود . در طي 4 سال گذشته رشد مصرف سريع تر شده، اما انتظار مي‌رود در حال حاضر با عرضه آن برابر شود.


كاربيد برم

پودر كاربيد برم يكي از عناصر سازنده كليدي در توليد تسليحات نظامي سراميكي سبك است و از اين رو اين مهمترين كاربرد اين ماده در صنعت سراميك‌هاي تخصصي است.

اگرچه در سه يا چهار سال گذشته فروش اين ماده با افزايش چشمگيري همراه بوده است، رشد آتي سريع اين ماده احتمالا بي‌صداتر خواهد بود. بازار مصرف كلي براي كاربيد برم در سراميك‌هاي نظامي در اروپا و آمريكا در حدود 1000 تن در سال تخمين زده مي‌شود.

نيتريد برم مكعبي (cbn) به‌عنوان يك ماده ساينده گرانقيمت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مقدار كلي مصرف در اواخر سال 2008 در اروپا تنها بين 5 تا 10 تن در سال بود. پتانسيل رشد براي توليد cbn در صنايع اتومبيل‌سازي و كاربردهاي مهندسي مكانيك، براي استفاده در ماشين‌هاي آسياب با سرعت بالا در فولاد و سوپر آلياژها است.

پاكسازي محيطي

بزرگترين بازار در كاربردهاي محيطي براي سراميك‌هاي تخصصي، *****هاي مخصوص و كاتاليزورهاي تقويتي براي وسايل نقليه و كارخانه‌هاي صنعتي و پوشه‌ها يا غشا‌ها هستند. اين موارد يك دامنه وسيعي از صنايع را در بر مي‌گيرند كه شامل كاتاليزورهاي سه راهه اتومبيل، كاتاليزورهاي اگزوز موتورهاي ديزلي، كاتاليزورهاي تقويتي نيروگاه‌ها و تشعشعات صنعتي و همچنين در صنايع نفتي و شيميايي است.

با افزايش توليدات جهاني براي پاسخگويي به رشد فزاينده تقاضاي انرژي، فروش در بخش فرايندهاي هيدروكربني براي حذف آلودگي با افزايش مواجه شده است.

به‌طور كلي، پيش‌بيني مي‌شود تا سال 2009 بازار سراميك‌هاي سازگار با محيط زيست در اروپا به حدود 361/1 ميليون يورو و در ايالات متحده به 871 ميليون يورو برسد. برخي از اين آمارها متعلق به كاتاليزور سراميكي de-NOx مورد استفاده در صنايع به ويژه در ايالات متحده آمريكا است.


ديرگدازها

با توجه به تعدد پروژه‌هاي پتروشيمي و فولادي در كشور چين، كشورهاي خاورميانه و همچنين هند در طي دو تا سه سال گذشته، دنياي سراميك‌هاي تخصصي حرارتي، به خصوص ديرگدازها بسيار سودآور بوده است. همچنين پيش‌بيني مي‌شود مصارف ديرگدازهاي با كارآيي بالا در كشورهاي چين و هند با در ميان مدت رشد مواجه شوند.

در صنايع ديرگداز يك روند رو به رشد در استفاده از آلومينا‌هاي واكنش پذير( اكسيدهاي آلومينيوم آسياب شده بسيار ريز) در ديرگدازهاي يكپارچه با كارآيي بالاتر با استفاده از سيمان‌هاي محتوي آلوميناي بالاي كمتر، وجود دارد.

همچنين اكسيد آلومينيوم ويژه به‌كار گرفته شده در ديرگدازهاي ريخته‌گري مداوم ( دريچه‌هاي كشويي و مناطق كنترل سيال) و در پاتيل‌هاي فولادي با رشد مواجه شده است. به همين دليل، به‌واسطه افزايش توليد فولاد و علاوه بر آن در نتيجه ارتقاي كيفيت محصولات فولادي شركت‌ها و استفاده از ديرگدازها با ارزش افزوده بالا تا حدي رشد وجود داشته است.

در بلندمدت نيز، آلوميناي ويژه مي‌تواند جايگزين محصولات كم تاثيرتر شود و همچنين به‌عنوان يك جايگزين از مشكلات بهداشتي آنها كم كند. با توجه به تجهيزات كوره، بازار براي كئورديريت در حال تنزل بوده ،در حالي كه بازار كاربيد سيليكون با ارزش بالا در حال رشد است.


ابزار برشي و سايشي

مصرف سراميك‌هاي تخصصي در ابزار با كارآيي بالا براي برش چدن و فولادهاي سخت شده، شايد تنها يك سهم 200 ميليون دلاري از بازار جهاني 6 ميليارد دلاري را به خود اختصاص دهد كه در ميان بخش‌هاي صنايع خودروسازي، هوانوردي و مهندسي مكانيك پراكنده شده است.

رشد در اين بخش در نتيجه دگرگوني سراميك‌هاي پيشرفته مزايايي از قبيل افزايش ظرفيت توليد و بهره‌وري براي فروشندگان آنها به همراه داشته است.

بازار سمباده‌ها به‌ويژه براي پرداخت كاري ظريف در بازار صنعت خودروسازي در حال رشد است. مشتريان آماده براي پرداخت پريميوم براي محصولاتي هستند كه بتوانند زمان توقف ماشين را 3 تا 4 برابر بيشتر كاهش دهد. همچنين در ميزان ظرافت سنگ زني قطعات نيز پيشرفت‌هايي به‌وجود آمده به‌طوري كه توليدكنندگان به منظور اتصال بهتر قطعات مختلف و كاهش مصرف سوخت به دنبال دقت و ظرافت بيشتر هستند. اين امر دوباره نويد يك رشد در مصرف سراميك‌هاي تخصصي به ويژه براي آلوميناي تصفيه شده را مي‌دهد.

پاكسازي محيطي

بزرگترين بازار در كاربردهاي محيطي براي سراميك‌هاي تخصصي، *****هاي مخصوص و كاتاليزورهاي تقويتي براي وسايل نقليه و كارخانه‌هاي صنعتي و پوشه‌ها يا غشا‌ها هستند. اين موارد يك دامنه وسيعي از صنايع را در بر مي‌گيرند كه شامل كاتاليزورهاي سه راهه اتومبيل، كاتاليزورهاي اگزوز موتورهاي ديزلي، كاتاليزورهاي تقويتي نيروگاه‌ها و تشعشعات صنعتي و همچنين در صنايع نفتي و شيميايي است.

با افزايش توليدات جهاني براي پاسخگويي به رشد فزاينده تقاضاي انرژي، فروش در بخش فرايندهاي هيدروكربني براي حذف آلودگي با افزايش مواجه شده است.

به‌طور كلي، پيش‌بيني مي‌شود تا سال 2009 بازار سراميك‌هاي سازگار با محيط زيست در اروپا به حدود 361/1 ميليون يورو و در ايالات متحده به 871 ميليون يورو برسد. برخي از اين آمارها متعلق به كاتاليزور سراميكي de-NOx مورد استفاده در صنايع به ويژه در ايالات متحده آمريكا است.


ديرگدازها

با توجه به تعدد پروژه‌هاي پتروشيمي و فولادي در كشور چين، كشورهاي خاورميانه و همچنين هند در طي دو تا سه سال گذشته، دنياي سراميك‌هاي تخصصي حرارتي، به خصوص ديرگدازها بسيار سودآور بوده است. همچنين پيش‌بيني مي‌شود مصارف ديرگدازهاي با كارآيي بالا در كشورهاي چين و هند با در ميان مدت رشد مواجه شوند.

در صنايع ديرگداز يك روند رو به رشد در استفاده از آلومينا‌هاي واكنش پذير( اكسيدهاي آلومينيوم آسياب شده بسيار ريز) در ديرگدازهاي يكپارچه با كارآيي بالاتر با استفاده از سيمان‌هاي محتوي آلوميناي بالاي كمتر، وجود دارد.

همچنين اكسيد آلومينيوم ويژه به‌كار گرفته شده در ديرگدازهاي ريخته‌گري مداوم ( دريچه‌هاي كشويي و مناطق كنترل سيال) و در پاتيل‌هاي فولادي با رشد مواجه شده است. به همين دليل، به‌واسطه افزايش توليد فولاد و علاوه بر آن در نتيجه ارتقاي كيفيت محصولات فولادي شركت‌ها و استفاده از ديرگدازها با ارزش افزوده بالا تا حدي رشد وجود داشته است.

در بلندمدت نيز، آلوميناي ويژه مي‌تواند جايگزين محصولات كم تاثيرتر شود و همچنين به‌عنوان يك جايگزين از مشكلات بهداشتي آنها كم كند. با توجه به تجهيزات كوره، بازار براي كئورديريت در حال تنزل بوده ،در حالي كه بازار كاربيد سيليكون با ارزش بالا در حال رشد است.


ابزار برشي و سايشي

مصرف سراميك‌هاي تخصصي در ابزار با كارآيي بالا براي برش چدن و فولادهاي سخت شده، شايد تنها يك سهم 200 ميليون دلاري از بازار جهاني 6 ميليارد دلاري را به خود اختصاص دهد كه در ميان بخش‌هاي صنايع خودروسازي، هوانوردي و مهندسي مكانيك پراكنده شده است.

رشد در اين بخش در نتيجه دگرگوني سراميك‌هاي پيشرفته مزايايي از قبيل افزايش ظرفيت توليد و بهره‌وري براي فروشندگان آنها به همراه داشته است.

بازار سمباده‌ها به‌ويژه براي پرداخت كاري ظريف در بازار صنعت خودروسازي در حال رشد است. مشتريان آماده براي پرداخت پريميوم براي محصولاتي هستند كه بتوانند زمان توقف ماشين را 3 تا 4 برابر بيشتر كاهش دهد. همچنين در ميزان ظرافت سنگ زني قطعات نيز پيشرفت‌هايي به‌وجود آمده به‌طوري كه توليدكنندگان به منظور اتصال بهتر قطعات مختلف و كاهش مصرف سوخت به دنبال دقت و ظرافت بيشتر هستند. اين امر دوباره نويد يك رشد در مصرف سراميك‌هاي تخصصي به ويژه براي آلوميناي تصفيه شده را مي‌دهد.

رونق تسليحات دفاعي سراميكي

در طول چهار سال گذشته، هزينه‌هاي دفاعي در زمينه كاربرد تركيبات سراميكي افزايش چشمگيري پيدا كرده و تسليحات سراميكي سريع‌ترين رشد را در بازار در كشور ايالات متحده داشته‌اند.

تا 11 سپتامبر، هزينه‌ها با ركود مواجه بود اما جنگ در عراق و افغانستان بازارهاي تسليحات سراميكي در ايالات متحده را بين سال‌هاي 2003 و 2006 با ده برابر افزايش مواجه شده و در سال 2006 بالغ بر 550 ميليون دلار شد.

هرچند هزينه‌ها در آمريكا، به‌‌عنوان بزرگترين بازار، به اوج خود رسيده و احتمال مي‌رود با كاهش اندكي مواجه شود چون بخش اعظم ارتش ايالات متحده در طي اين دوره دوباره تجهيز شده است.


تجهيزات الكترونيكي

كاربردها براي سراميك‌هاي تخصصي در بخش الكترونيك شامل ارتباطات، ليزرها، تكنولوژي‌هاي الكترونيك نوري و سخت‌افزار فناوري اطلاعات(IT) است. به دنبال افزايش چشمگير در تقاضا براي ذخيره‌سازي اطلاعات در رايانه‌هاي خانگي از قبيل ذخيره‌سازي فايل‌هاي صوتي، تصويري و عكس‌ها و همچنين در حالت پيشرفته‌تر براي بازپخش برنامه‌هاي تلويزيوني و ضبط آنها، رشد در بازار سخت افزار IT سرعت گرفته است.

همچنين قطعات ساخته شده از سراميك‌هاي صنعتي در پيريزهاي لمسي و اتاق‌هاي پردازش، تجهيزات پردازش نيمه رسانا و وافرهاي توليد در كارخانه‌هاي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

بازار ليزر نيز از مصارف روزافزون سراميك‌هاي تخصصي بي‌نصيب نمانده و تعداد كاربردهاي آن به‌عنوان قطعات كوچكتر و به صرفه‌تر از نظر اقتصادي با افزايش مواجه شده است. در اين راستا رشد بازار شامل تجهيزات دندانپزشكي، ابزار جراحي، وسايل علامت‌گذاري محصولات و همچنين ابزار طيف‌سنجي نيز شده است.

رشد به واسطه افزايش تقاضا براي تجهيزات نقشه‌برداري در ارتش و كاربردهاي تجاري است.


پزشكي

قطعات و اجزاي فرعي ساخته شده از سراميك‌هاي تخصصي به دليل دوام بلندمدت و سازگاري با شرايط بدن در بسياري از روش‌هاي رشته پزشكي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

مهمترين كاربردهاي اين مواد به‌عنوان اندام مصنوعي و ابزارهايي با قابليت ايمپلنت كه به‌طور فزاينده‌اي پيشرفت كرده‌اند و همچنين تجهيزات جراحي و عيب‌يابي است.

در حال حاضر استفاده از اين سراميك‌ها در مفاصل سراميكي ران يكي از تكنولوژي‌هاي ايجاد شده مناسب است و ديگر مفاصل از قبيل زانوها، انگشتان و ايمپلنت‌هاي نخاعي در مرحله آزمايشات بيمارستاني است. از ديگر موارد كاربرد اين مواد مي‌توان به سيستم‌هاي ليزر و جابه‌جايي سيالات اشاره كرد.

با توجه به نسبت جمعيت سالمند در آمريكاي شمالي و اروپا، اين‌گونه به نظر مي‌رسد كه بازار سراميك‌هاي تخصصي در بخش پزشكي به روند رو به رشد خود ادامه مي‌دهد. علاوه بر آن حركت به سوي تكنيك‌هاي جراحي بسته يك نياز براي توسعه قطعات سراميكي كوچكتر و پيچيده‌تر را ايجاب مي‌كند.

در آمريكاي‌شمالي واقع در Coorstek ايالات متحده، در مطالعات اخير تعدادي از انواع مواد معدني، با علامت تجاري CeraPure، كه به‌طور ويژه براي بازارهاي پزشكي طراحي شده و شامل آلومينا، زيركونيا و اكسيد زيركونيوم تقويت شده با اكسيد آلومينيوم هستند كه شركت اين محصولات را به نام نسل آينده معرفي كرده است

رونق تسليحات دفاعي سراميكي

در طول چهار سال گذشته، هزينه‌هاي دفاعي در زمينه كاربرد تركيبات سراميكي افزايش چشمگيري پيدا كرده و تسليحات سراميكي سريع‌ترين رشد را در بازار در كشور ايالات متحده داشته‌اند.

تا 11 سپتامبر، هزينه‌ها با ركود مواجه بود اما جنگ در عراق و افغانستان بازارهاي تسليحات سراميكي در ايالات متحده را بين سال‌هاي 2003 و 2006 با ده برابر افزايش مواجه شده و در سال 2006 بالغ بر 550 ميليون دلار شد.

هرچند هزينه‌ها در آمريكا، به‌‌عنوان بزرگترين بازار، به اوج خود رسيده و احتمال مي‌رود با كاهش اندكي مواجه شود چون بخش اعظم ارتش ايالات متحده در طي اين دوره دوباره تجهيز شده است.


تجهيزات الكترونيكي

كاربردها براي سراميك‌هاي تخصصي در بخش الكترونيك شامل ارتباطات، ليزرها، تكنولوژي‌هاي الكترونيك نوري و سخت‌افزار فناوري اطلاعات(IT) است. به دنبال افزايش چشمگير در تقاضا براي ذخيره‌سازي اطلاعات در رايانه‌هاي خانگي از قبيل ذخيره‌سازي فايل‌هاي صوتي، تصويري و عكس‌ها و همچنين در حالت پيشرفته‌تر براي بازپخش برنامه‌هاي تلويزيوني و ضبط آنها، رشد در بازار سخت افزار IT سرعت گرفته است.

همچنين قطعات ساخته شده از سراميك‌هاي صنعتي در پيريزهاي لمسي و اتاق‌هاي پردازش، تجهيزات پردازش نيمه رسانا و وافرهاي توليد در كارخانه‌هاي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

بازار ليزر نيز از مصارف روزافزون سراميك‌هاي تخصصي بي‌نصيب نمانده و تعداد كاربردهاي آن به‌عنوان قطعات كوچكتر و به صرفه‌تر از نظر اقتصادي با افزايش مواجه شده است. در اين راستا رشد بازار شامل تجهيزات دندانپزشكي، ابزار جراحي، وسايل علامت‌گذاري محصولات و همچنين ابزار طيف‌سنجي نيز شده است.

رشد به واسطه افزايش تقاضا براي تجهيزات نقشه‌برداري در ارتش و كاربردهاي تجاري است.


پزشكي

قطعات و اجزاي فرعي ساخته شده از سراميك‌هاي تخصصي به دليل دوام بلندمدت و سازگاري با شرايط بدن در بسياري از روش‌هاي رشته پزشكي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

مهمترين كاربردهاي اين مواد به‌عنوان اندام مصنوعي و ابزارهايي با قابليت ايمپلنت كه به‌طور فزاينده‌اي پيشرفت كرده‌اند و همچنين تجهيزات جراحي و عيب‌يابي است.

در حال حاضر استفاده از اين سراميك‌ها در مفاصل سراميكي ران يكي از تكنولوژي‌هاي ايجاد شده مناسب است و ديگر مفاصل از قبيل زانوها، انگشتان و ايمپلنت‌هاي نخاعي در مرحله آزمايشات بيمارستاني است. از ديگر موارد كاربرد اين مواد مي‌توان به سيستم‌هاي ليزر و جابه‌جايي سيالات اشاره كرد.

با توجه به نسبت جمعيت سالمند در آمريكاي شمالي و اروپا، اين‌گونه به نظر مي‌رسد كه بازار سراميك‌هاي تخصصي در بخش پزشكي به روند رو به رشد خود ادامه مي‌دهد. علاوه بر آن حركت به سوي تكنيك‌هاي جراحي بسته يك نياز براي توسعه قطعات سراميكي كوچكتر و پيچيده‌تر را ايجاب مي‌كند.

در آمريكاي‌شمالي واقع در Coorstek ايالات متحده، در مطالعات اخير تعدادي از انواع مواد معدني، با علامت تجاري CeraPure، كه به‌طور ويژه براي بازارهاي پزشكي طراحي شده و شامل آلومينا، زيركونيا و اكسيد زيركونيوم تقويت شده با اكسيد آلومينيوم هستند كه شركت اين محصولات را به نام نسل آينده معرفي كرده است

صنعت خودرو

در حال حاضر در صنايع اتومبيل‌سازي بيش از 50 كاربرد متفاوت براي سراميك‌هاي تخصصي وجود دارد و اين كاربردها به‌طور روزافزون در حال افزايش هستند. در طي 10 سال گذشته، خواص قدرتمند حرارتي، الكتريكي و شيميايي، سراميك‌ها را به‌طور فزاينده‌اي به يك جايگزين پردوام جذاب و ارزان قيمت به جاي فلزات مبدل كرده است.

سراميك‌هاي تخصصي داراي كاربردهايي براي كاهش سروصدا، كنترل حرارتي، *****اسيون و سايش در تمامي بخش‌هاي صنعت حمل و نقل از تراكتورها گرفته تا اتوبوس‌ها و موتورسيكلت، هستند.

هم آلومينا (اكسيد آلومينيوم) و هم زيركونيا (اكسيد زيركونيوم) در دماهاي بالا يك استحكام مكانيكي بالا و پايداري ابعادي را از خود نشان مي‌دهند. سختي آلومينا اين ماده را به يك جايگزين ارزان به جاي فلزات به‌عنوان درزگير در موتورهاي ديزلي به دليل اينكه بتونه‌هاي فلزي پوششي سريعا پوسيده مي‌شدند و اكثر اوقات نياز به جايگزين داشتند، مبدل كرده است.

همچنين در حال حاضر، صفحات آلومينا در كاميون‌هاي سنگين براي كنترل سوپاپ‌هاي هواي فشرده لازم جهت تنظيم سطح تعليق كابين، شاسي يا صندلي، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

در پمپ‌هاب آب نيز، ياتاقان‌هاي سراميكي جانشين مناسبي براي ياتاقان‌هايي با محوري از جنس فولادهاي كربني شده‌اند. ياتاقان‌هاي سراميكي در برابر تاثيرات سايشي ذرات موجود در آب مقاومت بيشتري را نشان داده و در نتيجه ضريب اطمينان را افزايش مي‌دهند. با توجه به كارگيري از اين سراميك‌ها در دستگاه‌هاي توربوشارژر و ياتاقان‌ها، رشد استفاده از موتورهاي ديزلي به‌ويژه در بازار كاميون با افزايش مواجه شده است.

با توجه به نياز به كنترل مواد آلاينده خصوصاً توسط كاميون‌هاي سنگين، بازار سراميك‌هاي تخصصي در مبدل‌هاي كاتاليكي با رشد همراه بوده است. دكتر جان بريگز اظهار داشت كه كاربردهاي كاتاليزور در اگزوزهاي اتومبيل‌هايي با موتور ديزلي به رشد خود ادامه خواهد داد، چون در ظرف دو تا سه سال آينده در اروپا و ايالات متحده آمريكا مقررات جديد آلودگي هوا به كار گرفته مي‌شود.

هم‌اكنون، در اروپا استفاده از *****هاي ذرات ريز و كاتاليزورهاي اكسيداسيون نسبت به ايالات متحده آمريكا رواج بيشتري پيدا كرده است. به هر حال يكي از زمينه‌هاي رشد عمده در هر دو منطقه است و در آينده در ديگر مناطق نيز به اجرا در خواهد آمد.

نظر به اين كه در صنايع هوافضا، خواص پيزوالكتريك سراميك‌هاي PZT، در حس‌گرهاي سطح‌سنج اولتراسونيك در مخازن سوخت خودروها منجر به ارائه دقت بيشتر مي‌شود، از اين رو اين سراميك‌ها جايگزين گيج‌هاي شناور متداول شده‌اند.

سراميك‌هاي PZT نشان داده‌اند كه در شرايط بد سوختي بسيار مقاوم هستند. همچنين پيزوسراميك‌ها به شكل قوس‌هاي موجود در سيستم‌هاي صندلي‌هاي راحت در مدل‌هاي پيشرفته خودرو به‌كار گرفته مي‌شود كه با استفاده از دريچه‌هايي ايجاد اثرات ماساژ مي‌كنند.

پيزوسراميك‌ها همچنين در سيستم‌هاي كنترل فشار لاستيك اتومبيل‌ها به كار گرفته مي‌شوند كه در ماه نوامبر سال 2006 در كشور ايالات متحده تبديل به يك استاندارد ايمني مجاز شد. سراميك در داخل لاستيك اتومبيل قرار مي‌گيرد و توانايي منحصر به فرد آن براي تبديل انرژي مكانيكي به انرژي الكتريكي بدين معني است كه هر وقت نيروي مكانيكي بر اثر حركت لاستيك بر روي زمين بر سراميك اعمال مي‌شود، سراميك از خود الكتريسيته ساطع مي‌كند كه بر روي مانيتور خودرو مشاهده مي‌شود.

طبق سخنان دكتر Zimmermann مديرعامل شركت CeramTec در سمينار اخير، در آينده كاربرد سراميك‌ها در خودروهاي مدرن و پيشرفته افزايش خواهد يافت كه به سراميك‌هايي با كارآيي بالا در موتورهاي هيبريدي، باتري‌هاي سوختي (APU) و كامپوزيت‌هايي با زمينه فلزي مي‌توان اشاره كرد.

صنعت خودرو

در حال حاضر در صنايع اتومبيل‌سازي بيش از 50 كاربرد متفاوت براي سراميك‌هاي تخصصي وجود دارد و اين كاربردها به‌طور روزافزون در حال افزايش هستند. در طي 10 سال گذشته، خواص قدرتمند حرارتي، الكتريكي و شيميايي، سراميك‌ها را به‌طور فزاينده‌اي به يك جايگزين پردوام جذاب و ارزان قيمت به جاي فلزات مبدل كرده است.

سراميك‌هاي تخصصي داراي كاربردهايي براي كاهش سروصدا، كنترل حرارتي، *****اسيون و سايش در تمامي بخش‌هاي صنعت حمل و نقل از تراكتورها گرفته تا اتوبوس‌ها و موتورسيكلت، هستند.

هم آلومينا (اكسيد آلومينيوم) و هم زيركونيا (اكسيد زيركونيوم) در دماهاي بالا يك استحكام مكانيكي بالا و پايداري ابعادي را از خود نشان مي‌دهند. سختي آلومينا اين ماده را به يك جايگزين ارزان به جاي فلزات به‌عنوان درزگير در موتورهاي ديزلي به دليل اينكه بتونه‌هاي فلزي پوششي سريعا پوسيده مي‌شدند و اكثر اوقات نياز به جايگزين داشتند، مبدل كرده است.

همچنين در حال حاضر، صفحات آلومينا در كاميون‌هاي سنگين براي كنترل سوپاپ‌هاي هواي فشرده لازم جهت تنظيم سطح تعليق كابين، شاسي يا صندلي، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

در پمپ‌هاب آب نيز، ياتاقان‌هاي سراميكي جانشين مناسبي براي ياتاقان‌هايي با محوري از جنس فولادهاي كربني شده‌اند. ياتاقان‌هاي سراميكي در برابر تاثيرات سايشي ذرات موجود در آب مقاومت بيشتري را نشان داده و در نتيجه ضريب اطمينان را افزايش مي‌دهند. با توجه به كارگيري از اين سراميك‌ها در دستگاه‌هاي توربوشارژر و ياتاقان‌ها، رشد استفاده از موتورهاي ديزلي به‌ويژه در بازار كاميون با افزايش مواجه شده است.

با توجه به نياز به كنترل مواد آلاينده خصوصاً توسط كاميون‌هاي سنگين، بازار سراميك‌هاي تخصصي در مبدل‌هاي كاتاليكي با رشد همراه بوده است. دكتر جان بريگز اظهار داشت كه كاربردهاي كاتاليزور در اگزوزهاي اتومبيل‌هايي با موتور ديزلي به رشد خود ادامه خواهد داد، چون در ظرف دو تا سه سال آينده در اروپا و ايالات متحده آمريكا مقررات جديد آلودگي هوا به كار گرفته مي‌شود.

هم‌اكنون، در اروپا استفاده از *****هاي ذرات ريز و كاتاليزورهاي اكسيداسيون نسبت به ايالات متحده آمريكا رواج بيشتري پيدا كرده است. به هر حال يكي از زمينه‌هاي رشد عمده در هر دو منطقه است و در آينده در ديگر مناطق نيز به اجرا در خواهد آمد.

نظر به اين كه در صنايع هوافضا، خواص پيزوالكتريك سراميك‌هاي PZT، در حس‌گرهاي سطح‌سنج اولتراسونيك در مخازن سوخت خودروها منجر به ارائه دقت بيشتر مي‌شود، از اين رو اين سراميك‌ها جايگزين گيج‌هاي شناور متداول شده‌اند.

سراميك‌هاي PZT نشان داده‌اند كه در شرايط بد سوختي بسيار مقاوم هستند. همچنين پيزوسراميك‌ها به شكل قوس‌هاي موجود در سيستم‌هاي صندلي‌هاي راحت در مدل‌هاي پيشرفته خودرو به‌كار گرفته مي‌شود كه با استفاده از دريچه‌هايي ايجاد اثرات ماساژ مي‌كنند.

پيزوسراميك‌ها همچنين در سيستم‌هاي كنترل فشار لاستيك اتومبيل‌ها به كار گرفته مي‌شوند كه در ماه نوامبر سال 2006 در كشور ايالات متحده تبديل به يك استاندارد ايمني مجاز شد. سراميك در داخل لاستيك اتومبيل قرار مي‌گيرد و توانايي منحصر به فرد آن براي تبديل انرژي مكانيكي به انرژي الكتريكي بدين معني است كه هر وقت نيروي مكانيكي بر اثر حركت لاستيك بر روي زمين بر سراميك اعمال مي‌شود، سراميك از خود الكتريسيته ساطع مي‌كند كه بر روي مانيتور خودرو مشاهده مي‌شود.

طبق سخنان دكتر Zimmermann مديرعامل شركت CeramTec در سمينار اخير، در آينده كاربرد سراميك‌ها در خودروهاي مدرن و پيشرفته افزايش خواهد يافت كه به سراميك‌هايي با كارآيي بالا در موتورهاي هيبريدي، باتري‌هاي سوختي (APU) و كامپوزيت‌هايي با زمينه فلزي مي‌توان اشاره كرد.

صنعت خودرو

در حال حاضر در صنايع اتومبيل‌سازي بيش از 50 كاربرد متفاوت براي سراميك‌هاي تخصصي وجود دارد و اين كاربردها به‌طور روزافزون در حال افزايش هستند. در طي 10 سال گذشته، خواص قدرتمند حرارتي، الكتريكي و شيميايي، سراميك‌ها را به‌طور فزاينده‌اي به يك جايگزين پردوام جذاب و ارزان قيمت به جاي فلزات مبدل كرده است.

سراميك‌هاي تخصصي داراي كاربردهايي براي كاهش سروصدا، كنترل حرارتي، *****اسيون و سايش در تمامي بخش‌هاي صنعت حمل و نقل از تراكتورها گرفته تا اتوبوس‌ها و موتورسيكلت، هستند.

هم آلومينا (اكسيد آلومينيوم) و هم زيركونيا (اكسيد زيركونيوم) در دماهاي بالا يك استحكام مكانيكي بالا و پايداري ابعادي را از خود نشان مي‌دهند. سختي آلومينا اين ماده را به يك جايگزين ارزان به جاي فلزات به‌عنوان درزگير در موتورهاي ديزلي به دليل اينكه بتونه‌هاي فلزي پوششي سريعا پوسيده مي‌شدند و اكثر اوقات نياز به جايگزين داشتند، مبدل كرده است.

همچنين در حال حاضر، صفحات آلومينا در كاميون‌هاي سنگين براي كنترل سوپاپ‌هاي هواي فشرده لازم جهت تنظيم سطح تعليق كابين، شاسي يا صندلي، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

در پمپ‌هاب آب نيز، ياتاقان‌هاي سراميكي جانشين مناسبي براي ياتاقان‌هايي با محوري از جنس فولادهاي كربني شده‌اند. ياتاقان‌هاي سراميكي در برابر تاثيرات سايشي ذرات موجود در آب مقاومت بيشتري را نشان داده و در نتيجه ضريب اطمينان را افزايش مي‌دهند. با توجه به كارگيري از اين سراميك‌ها در دستگاه‌هاي توربوشارژر و ياتاقان‌ها، رشد استفاده از موتورهاي ديزلي به‌ويژه در بازار كاميون با افزايش مواجه شده است.

با توجه به نياز به كنترل مواد آلاينده خصوصاً توسط كاميون‌هاي سنگين، بازار سراميك‌هاي تخصصي در مبدل‌هاي كاتاليكي با رشد همراه بوده است. دكتر جان بريگز اظهار داشت كه كاربردهاي كاتاليزور در اگزوزهاي اتومبيل‌هايي با موتور ديزلي به رشد خود ادامه خواهد داد، چون در ظرف دو تا سه سال آينده در اروپا و ايالات متحده آمريكا مقررات جديد آلودگي هوا به كار گرفته مي‌شود.

هم‌اكنون، در اروپا استفاده از *****هاي ذرات ريز و كاتاليزورهاي اكسيداسيون نسبت به ايالات متحده آمريكا رواج بيشتري پيدا كرده است. به هر حال يكي از زمينه‌هاي رشد عمده در هر دو منطقه است و در آينده در ديگر مناطق نيز به اجرا در خواهد آمد.

نظر به اين كه در صنايع هوافضا، خواص پيزوالكتريك سراميك‌هاي PZT، در حس‌گرهاي سطح‌سنج اولتراسونيك در مخازن سوخت خودروها منجر به ارائه دقت بيشتر مي‌شود، از اين رو اين سراميك‌ها جايگزين گيج‌هاي شناور متداول شده‌اند.

سراميك‌هاي PZT نشان داده‌اند كه در شرايط بد سوختي بسيار مقاوم هستند. همچنين پيزوسراميك‌ها به شكل قوس‌هاي موجود در سيستم‌هاي صندلي‌هاي راحت در مدل‌هاي پيشرفته خودرو به‌كار گرفته مي‌شود كه با استفاده از دريچه‌هايي ايجاد اثرات ماساژ مي‌كنند.

پيزوسراميك‌ها همچنين در سيستم‌هاي كنترل فشار لاستيك اتومبيل‌ها به كار گرفته مي‌شوند كه در ماه نوامبر سال 2006 در كشور ايالات متحده تبديل به يك استاندارد ايمني مجاز شد. سراميك در داخل لاستيك اتومبيل قرار مي‌گيرد و توانايي منحصر به فرد آن براي تبديل انرژي مكانيكي به انرژي الكتريكي بدين معني است كه هر وقت نيروي مكانيكي بر اثر حركت لاستيك بر روي زمين بر سراميك اعمال مي‌شود، سراميك از خود الكتريسيته ساطع مي‌كند كه بر روي مانيتور خودرو مشاهده مي‌شود.

طبق سخنان دكتر Zimmermann مديرعامل شركت CeramTec در سمينار اخير، در آينده كاربرد سراميك‌ها در خودروهاي مدرن و پيشرفته افزايش خواهد يافت كه به سراميك‌هايي با كارآيي بالا در موتورهاي هيبريدي، باتري‌هاي سوختي (APU) و كامپوزيت‌هايي با زمينه فلزي مي‌توان اشاره كرد.

هوا و فضا

سراميك‌هاي تخصصي نقش‌هاي كليدي بسياري را در صنايع هوافضا بازي مي‌كنند. آلومينا، نيتريد سيليسيم، و نيتريد آلومينيوم به دليل حفظ پايداري ابعادشان در محدوده‌هاي دمايي بسيار بالا و دارا بودن استحكام مكانيكي بالا، در قطعات حساس مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين اين مواد داراي مقاومت شيميايي و نسبت سفتي به وزن بسيار خوبي هستند.

آلومينا، نيتريد سيليسيوم و نيتريد آلومينيوم در سيستم‌هاي كنترل و تجهيزات هواپيما، سيستم‌هاي هدايت موشك و تجهيزات موقعيت‌‌يابي ماهواره‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ديگر كاربردهاي اين مواد شامل چسب‌هايي براي موتورهاي توربيني گازي، نصب خطوط انتقال سوخت، سيستم‌هاي احتراق موتور، سيستم‌هاي آشكارسازي و اطفاي حريق، صفحات نمايشگر تجهيزات و سرعت‌سنج‌ها است.

همچنين مواد سراميكي الكترونيكي (پيزوالكتريك و دي الكتريك) نيز در صنعت هوا و فضا در حس‌گرهايي براي تعيين لرزش، ژيروسكوپ‌ها (گردش‌نما) و حس‌گرهاي سطح‌ياب براي مخازن سوخت مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به‌عنوان مثال كارخانه سراميك‌هاي تخصصي Morgan در شهر ساوت ‌همپتون كشور انگلستان، در حال حاضر تامين‌كننده قطعات براي هواپيماي بويينگ 777 با يك تجهيزاتي شامل پيزوسراميك‌ها براي 52 حس‌گر مافوق صوت مخزن سوخت آن و حس‌گرهاي مشابه كه در هواپيماهاي جنگنده مورد استفاده قرار مي‌گيرند، است.

در حال حاضر شركت‌هاي هواپيمايي تجاري و همچنين برنامه‌هاي فضايي و دفاعي از نظر كاهش هزينه‌ها تحت فشارهاي زيادي قرار دارند و هم زمان ملزم به افزايش كارآيي خود هستند. هرچند با افزايش تقاضا براي حمل و نقل مسافر و محموله‌هاي تجاري، فروش آن در بخش‌هاي نگهداري، تعمير و بازرسي رونق خوبي گرفته است. همچنين بخش ساخت هواپيماهاي جديد از قبيل هواپيماهاي عظيم‌الجثه براي حمل كالا و جت‌هاي داخلي نيز با افزايش فروش مواجه شده است.

يكي از كاربردهاي آتي اين مواد در كاوش‌هاي فضايي است كه توسط بخش سراميك‌هاي تخصصي Morgan واقع در Erlangen كشور آلمان در دست ساخت است و در رابطه با برنامه توسعه فضايي اروپا بوده كه شامل مخازن تخليه بار از جنس آلومينا براي سيستم نيروي محركه يوني است. موتورهاي يوني مي‌توانند از نظر وزني يك جايگزين سبك براي موتورهاي شيميايي باشند كه سفينه‌ها را قادر خواهند ساخت تا 10 برابر سريعتر حركت كرده و مسافت‌هاي بيشتري را بپيمايند

هوا و فضا

سراميك‌هاي تخصصي نقش‌هاي كليدي بسياري را در صنايع هوافضا بازي مي‌كنند. آلومينا، نيتريد سيليسيم، و نيتريد آلومينيوم به دليل حفظ پايداري ابعادشان در محدوده‌هاي دمايي بسيار بالا و دارا بودن استحكام مكانيكي بالا، در قطعات حساس مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين اين مواد داراي مقاومت شيميايي و نسبت سفتي به وزن بسيار خوبي هستند.

آلومينا، نيتريد سيليسيوم و نيتريد آلومينيوم در سيستم‌هاي كنترل و تجهيزات هواپيما، سيستم‌هاي هدايت موشك و تجهيزات موقعيت‌‌يابي ماهواره‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ديگر كاربردهاي اين مواد شامل چسب‌هايي براي موتورهاي توربيني گازي، نصب خطوط انتقال سوخت، سيستم‌هاي احتراق موتور، سيستم‌هاي آشكارسازي و اطفاي حريق، صفحات نمايشگر تجهيزات و سرعت‌سنج‌ها است.

همچنين مواد سراميكي الكترونيكي (پيزوالكتريك و دي الكتريك) نيز در صنعت هوا و فضا در حس‌گرهايي براي تعيين لرزش، ژيروسكوپ‌ها (گردش‌نما) و حس‌گرهاي سطح‌ياب براي مخازن سوخت مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به‌عنوان مثال كارخانه سراميك‌هاي تخصصي Morgan در شهر ساوت ‌همپتون كشور انگلستان، در حال حاضر تامين‌كننده قطعات براي هواپيماي بويينگ 777 با يك تجهيزاتي شامل پيزوسراميك‌ها براي 52 حس‌گر مافوق صوت مخزن سوخت آن و حس‌گرهاي مشابه كه در هواپيماهاي جنگنده مورد استفاده قرار مي‌گيرند، است.

در حال حاضر شركت‌هاي هواپيمايي تجاري و همچنين برنامه‌هاي فضايي و دفاعي از نظر كاهش هزينه‌ها تحت فشارهاي زيادي قرار دارند و هم زمان ملزم به افزايش كارآيي خود هستند. هرچند با افزايش تقاضا براي حمل و نقل مسافر و محموله‌هاي تجاري، فروش آن در بخش‌هاي نگهداري، تعمير و بازرسي رونق خوبي گرفته است. همچنين بخش ساخت هواپيماهاي جديد از قبيل هواپيماهاي عظيم‌الجثه براي حمل كالا و جت‌هاي داخلي نيز با افزايش فروش مواجه شده است.

يكي از كاربردهاي آتي اين مواد در كاوش‌هاي فضايي است كه توسط بخش سراميك‌هاي تخصصي Morgan واقع در Erlangen كشور آلمان در دست ساخت است و در رابطه با برنامه توسعه فضايي اروپا بوده كه شامل مخازن تخليه بار از جنس آلومينا براي سيستم نيروي محركه يوني است. موتورهاي يوني مي‌توانند از نظر وزني يك جايگزين سبك براي موتورهاي شيميايي باشند كه سفينه‌ها را قادر خواهند ساخت تا 10 برابر سريعتر حركت كرده و مسافت‌هاي بيشتري را بپيمايند

افزایش کاربرد سرامیکهای تخصصی

افزایش کاربرد سرامیکهای تخصصی

افزایش کاربرد سرامیکهای تخصصی

ديرگدازهاي خاص دراستفاده هاي صنعتي

ديرگدازهاي خاص دراستفاده هاي صنعتي


ديرگدازهاي خاک نسوز (Fireclay refractories)

ديرگدازهاي تشکيل شده از خاک نسوز مانند آجرهاي نسوز، خاک نسوز سيليسي (Fireclay siliceous) وديرگدازهاي متشکل از رس آلومينايي (aluminous clay refractories)از سيليکات آلوميناي با مقادير متنوع از سيليس(که درصد اين مقادير درکل بيش از 78 درصد نمي شود)تشکيل شده اند.اين ديرگدازها داراي مقادير کمتر از 44 درصد آلومينا هستند.در اصل ديرگدازهاي خاک نسوز داراي سيليکات آلوميناي هيدراته با مقادير بسيار ناچيز از ديگر مينرال ها هستند.
به خاطر قيمت نسبتاً پايين اين ديرگدازها ، اين مواد کاربرد فراواني در کوره ها ، پاتيل ها و گرم کن ها پيدا کرده اند.آجر نسوز معمولي ترين شکل از اين مواد ديرگداز است.اين آجرها به طور گسترده درصنعت فولاد وآهن، متالورژي فلزات غير آهني، صنعت شيشه، کوره هاي پخت سفال ( pottery kilns)، صنعت سيمان و...کار برد دارند.
براي آجرهاي نسوز چندين استاندارد وجود دارند که عبارتند از :
1) با کارايي عالي (Suoer duty)
2) با کارايي بالا (high - duty)
3) با کارايي متوسط (Medium duty)
4) با کارايي پايين (Low - duty)
5) شبه سيليسي (Semi - Silica)

1) با کارايي عالي (Suoer duty)

اين آجرها داراي استحکام و پايداري حجمي خوبي در دماي بالا هستند.و داراي 40- 44 درصد آلومينا هستند.برخي از انواع آجرهاي با کارايي آلي هنگامي که با تغييرات سريع دما مواجه شوند، مقاومت بسيار خوب دربرابر ترک خوردن وخرد شدن دارند.
2) با کارايي بالا (high - duty)

اين نوع آجرها به مقدار زيادي مصرف مي شوند و داراي کاربرد زيادي در صنعت هستند.به خاطر مقاومت به شک حرارتي بالا اين نوع آجرها مصرف آنها درکوره هايي با دماي متوسط نسبت به نوع با کارايي متوسط، اقتصادي تر است.همچنين اين آجرها براي کوره هايي مناسب است که به طور مداوم خاموش وروشن مي شوند.
3) با کارايي متوسط (Medium duty)

اين آجرها براي کاربردهايي مناسب هستند که با شرايط متعادل محيطي روبرو هستند.آجرهاي با کارايي متوسط درگستره ي دماي مخصوص به خود مي توانند بهتر از بسياري از آجرهاي گروه با کارايي بالا دربرابرسايش مقاومت کنند.
4) با کارايي پايين (Low - duty)

اين آجرها به عنوان پشتيبان براي ديگر آجرهاي نسوز استفاده مي شوند.درمحل هايي که اين آجرها وظيفه ي پشتيباني از آجرهاي ديرگداز ديگر را برعهده دارند عمدتاً دما در گستره ي دماهاي پايين است.

جدول يک : نشاندهنده ي رابطه ي ميان خلوص مواد اوليّه و افزايش مقدار آلومينا (Al2o3) و نقطه ذوب آجرهاي توليدي از خاک نسوز است.

ديرگدازهاي پرآلومينا (high Alumina Refractories)


واژه ي آجرهاي پرآلومينا به آجرهاي ديرگدازي گفته مي شود که درآن ها درصد آلومينا47.5%يا بيشتر باشد.گسترده ي درصد آلومينا دراين آجرهاي بين 54-100 درصد است.خاصيت ديرگدازي اين ديرگدازهاي پرآلومينا با افزايش درصد آلومينا افزايش مي يابد.درصد آلومينا ي موجود در ديرگدازهاي پر آلومينا معمولا 5 .2% + -از مقدار اسمي خود انحراف دارند مثلا ديرگدازي که به صورت تجاري داراي 70% آلوميناست معمولا مقدار آلومينا 5 .2%از مقدار گزارش شده کم يا زيادتر است .ديرگدازهاي پرآلومينا معمولا براساس درصد آلومينا يشان طبقه بندي مي شوند اين طبقه بندي که براساس استاندارد ASTM است به صورت زير مي باشد.
a. آجر مولايتي ( Mullite Brick)

اين آجر معمولا داراي درصد بسيار بالايي فاز مولايت هستند.
b. آجرهاي با بايندر شيميايي (chemically - bonded Bricks)

اين نوع آجرها معمولا داراي بايندر فسفاتي است و معمولا داراي 75 - 85 در صد آلومينا ست
c. آجر آلومينا -کروميتي (alumina - chrom brick)

اين آجر به طور نمونه وار از مواد داراي درصد بالاي آلومينا و اکسيد کروم (با خلوص بالا) تشکيل شده اند. در دماهاي بالا، آلومينا واکسيد کروم يک محلول جامد تشکيل مي دهند که اين محلول جامد ديرگدازي خوب است.
d. آجر کربن –آلومينايي (Alumina - Carbon Brick)

آجرهاي پرآلومينا معمولا داراي بايندر رزيني است اين رزين ها داراي ترکيبات کربن دار مانند گرافيت هستند.
کاربردهاي ديرگدازهاي پرآلومينا شامل مواد زيرمي شوند.
بخش هاي خاصي از کوره ي بلند، کوره هاي سراميکي (Ceramic kilns) ، محفظه هاي نگهداري شيشه مذاب (glass tonks) و بوته هاي ذوب بسياري از فلزات
آجر سيليسي (Silica brick)

آجر سيليسي (يا ديناز (Dinas)) جرم هاي ديرگدازي هستند که حداقل داراي 93% سيليس (Sio2) هستند. مواد اوليّه براي ساخت اين ديرگدازها سنگ هاي با کيفيت بالاست.گريدهاي متنوعي از آجرهاي سيليسي،استفاده ي وسيعي درصنعت ساخت کوره هاي ذوب آهن وفولاد دارند. علاوه برنقطه ي گداز (fusion point) بالا، اين آجرها داراي خصوصيات مهم ديگري مانند مقاومت بالا دربرابر شک حرارتي (خردشدن) و خاصيت ديرگدازي بالا هستند. اين مسئله باعث شده است تا از اين آجرها در صنعت شيشه و فولاد استفاده شود.
خاصيّت برجسته ي آجرهاي سيليسي اين است که اين آجرها (در زير بارگدازي) تا هنگامي که به نقطه ي گداز خود نرسند، نرم نمي شوند. اين رفتار آجر سيليسي دربسياري از انواع ديگر ديرگدازها ديده نمي شود. براي مثال ، مواد آلومينو سيليکاتي (alumino Silicate M aterials) که در دماهاي بسيار پايين نسبت به نقطه ي گدازشان شروع به روان شدن مي کنند وخزش آنها در دماهاي پاييني اتفاق مي افتد.
ديرگدازهاي سيليسي با شرايط دما بالا سازگاري دارند زيرا اين ديرگدازها ، ديرگدازي بالا، استحکام مکانيکي بالا وسختي بالا دردماهاي نزديک به نقطه ذوب شدن ،دارند.علاوه براين خصوصيات اين ديرگدازها دربرار گرد وغبار و دودهاي اسيدي و سرباره هاي اسيدي نيز مقاومت مي کنند.آجرسيليسي براساس فاکتور سياليت آجر(flux factor bricks)به دو نوع A و B طبقه بندي مي شوند.پيشرفت هاي انجام شده منجر به توليد آجرهاي سيليسي مقاوم دربرابر سرباره وفلاکس، با ثبات ابعادي خوب ومقاوم دربرابر خرد شدن شده است

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟


ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.
درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :
طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:
1)ديرگدازهاي اسيدي
2)ديرگدازهاي بازي
3)ديرگدازهاي خنثي
ديرگدازهاي اسيدي :
اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

ديرگدازهاي خنثي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن (c)

ديرگدازهاي بازي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .
ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.
الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.
ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.
ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.
ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند
د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.
از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.
طبقه بندي براساس روش توليد
ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.
1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)
2) ريخته گري مذاب (fused Cast)
3) قالبگيري دستي (hand Moldes)
4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي
5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي


ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)
ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.
ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)


ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.
الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.
ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.
ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.
د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.
ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.
و) ملات ها (Mortars)

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟


ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.
درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :
طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:
1)ديرگدازهاي اسيدي
2)ديرگدازهاي بازي
3)ديرگدازهاي خنثي
ديرگدازهاي اسيدي :
اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

ديرگدازهاي خنثي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن (c)

ديرگدازهاي بازي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .
ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.
الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.
ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.
ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.
ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند
د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.
از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.
طبقه بندي براساس روش توليد
ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.
1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)
2) ريخته گري مذاب (fused Cast)
3) قالبگيري دستي (hand Moldes)
4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي
5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي


ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)
ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.
ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)


ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.
الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.
ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.
ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.
د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.
ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.
و) ملات ها (Mortars)

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.