مركب ذو مصفوفة سيراميكية

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة
سطح كسر سيراميك مُدعّم بالألياف مُكوّن من ألياف كربيد السيليكون ومصفوفة كربيد السيليكون. آلية سحب الألياف الموضحة هي المفتاح لخصائص المواد المركبة الخزفية.
أكمام عمود CMC

في علم المواد، تُعدّ مركبات المصفوفة الخزفية ( CMCs ) فئة فرعية من المواد المركبة ، وفئة فرعية من الخزف . وهي تتكون من ألياف خزفية مغمورة في مصفوفة خزفية . ويمكن أن تتكون الألياف والمصفوفة من أي مادة خزفية، بما في ذلك الكربون وألياف الكربون .

مقدمة

كان الدافع وراء تطوير المواد المركبة الخزفية هو التغلب على المشاكل المرتبطة بالخزف التقني التقليدي مثل الألومينا ، وكربيد السيليكون ، ونيتريد الألومنيوم ، ونيتريد السيليكون ، والزركونيا - فهي تتشقق بسهولة تحت الأحمال الميكانيكية أو الحرارية الميكانيكية بسبب الشقوق التي تبدأ من عيوب صغيرة أو خدوش. مقاومة التشقق منخفضة للغاية، كما هو الحال في الزجاج . 

لزيادة مقاومة التشققات أو صلابة الكسر ، تم دمج جزيئات (تُعرف باسم الشعيرات أو الصفائح أحادية البلورة ) في المادة الأساسية. ومع ذلك، كان التحسن محدودًا، ولم تجد هذه المنتجات استخدامًا إلا في بعض أدوات القطع الخزفية.

أدى دمج الألياف الطويلة متعددة الخيوط إلى زيادة كبيرة في مقاومة التشققات والاستطالة ومقاومة الصدمات الحرارية ، مما أسفر عن ظهور العديد من التطبيقات الجديدة. تعمل المواد المقوية المستخدمة في مركبات المصفوفة الخزفية (CMC) على تعزيز صلابة الكسر لنظام المواد المدمج مع الاستفادة في الوقت نفسه من القوة العالية المتأصلة ومعامل يونغ للمصفوفة الخزفية.

يُعدّ استخدام الألياف الخزفية المتصلة الطول، ذات معامل مرونة أقل عادةً من معامل مرونة المادة الأساسية، أكثر أشكال التقوية شيوعًا. وتتمثل وظيفة هذه الألياف في: (1) زيادة إجهاد المادة المركبة الخزفية (CMC) اللازم لانتشار الشقوق الدقيقة عبر المادة الأساسية، مما يزيد من الطاقة المستهلكة أثناء انتشار الشقوق؛ و(2) عند بدء تشكل شقوق كاملة السماكة عبر المادة المركبة الخزفية عند إجهاد أعلى (إجهاد حد التناسب)، تعمل هذه الألياف على سد هذه الشقوق دون حدوث كسر، مما يمنح المادة المركبة الخزفية مقاومة شد قصوى عالية. وبهذه الطريقة، لا تعمل تقوية الألياف الخزفية على زيادة مقاومة بنية المركب الأولية لانتشار الشقوق فحسب، بل تسمح أيضًا للمادة المركبة الخزفية بتجنب الفشل الهش المفاجئ الذي يميز الخزف المتجانس.

يختلف هذا السلوك عن سلوك الألياف الخزفية في مركبات المصفوفة البوليمرية (PMC) ومركبات المصفوفة المعدنية (MMC)، حيث تنكسر الألياف عادةً قبل المصفوفة بسبب قدرات الإجهاد العالية للفشل لهذه المصفوفات.

تُستخدم ألياف الكربون (C) وكربيد السيليكون الخاص ( SiC) والألومينا ( Al₂O₃ ) والموليت ( Al₂O₃ - SiO₂ ) بشكل شائع في المواد المركبة الخزفية ( CMCs ) . عادةً ما تكون مواد المصفوفة متشابهة، أي الكربون وكربيد السيليكون والألومينا والموليت. في بعض الأنظمة الخزفية، بما في ذلك كربيد السيليكون ونيتريد السيليكون ، قد تؤدي عمليات النمو غير الطبيعي للحبوب إلى بنية مجهرية تتميز بحبوب كبيرة مستطيلة ضمن مصفوفة من حبوب مستديرة أدق. تُظهر البنى المجهرية الناتجة عن النمو غير الطبيعي للحبوب (AGG) صلابةً نتيجةً لتجسير الشقوق وانحرافها بفعل الحبوب المستطيلة، وهو ما يُمكن اعتباره تقويةً للألياف مُنتجة في الموقع. مؤخرًا، دُرست الخزفيات فائقة الحرارة (UHTCs) كمصفوفة خزفية في فئة جديدة من المواد المركبة الخزفية تُسمى مركبات المصفوفة الخزفية فائقة الحرارة (UHTCMC) أو مركبات الخزف فائقة الحرارة (UHTCC). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

تتضمن أسماء مركبات الكربون والسيليكون عادةً مزيجًا من نوع الألياف ونوع المادة الأساسية . على سبيل المثال، يرمز C/C إلى الكربون المقوى بألياف الكربون ( كربون/كربون )، أو C/SiC إلى كربيد السيليكون المقوى بألياف الكربون. أحيانًا تُذكر عملية التصنيع، ويُختصر مركب C/SiC المصنّع باستخدام عملية ترشيح البوليمر السائل (LPI) (انظر أدناه) إلى LPI-C/SiC .

أهم أنواع السيراميك المصفوفي المتوفرة تجارياً هي C/C و C/SiC و SiC/SiC و Al₂O₃ / Al₂O₃ . وهي تختلف عن السيراميك التقليدي في الخصائص التالية، والموضحة بمزيد من التفصيل أدناه :

التصنيع

تتكون عمليات التصنيع عادةً من الخطوات الثلاث التالية:

  1. وضع وتثبيت الألياف، على شكل المكون المطلوب
  2. تغلغل مادة المصفوفة
  3. المعالجة النهائية ، وإذا لزم الأمر، معالجات إضافية مثل الطلاء أو تشريب المسامية الداخلية .

تتشابه الخطوتان الأولى والأخيرة تقريبًا في جميع المواد المركبة المصفوفة بالخزف: ففي الخطوة الأولى، تُرتّب الألياف، التي تُسمى غالبًا بالخيوط، وتُثبّت باستخدام تقنيات تُستخدم في المواد البلاستيكية المقواة بالألياف، مثل رصّ الأقمشة ، ولفّ الخيوط، والضفر ، والعقد . وتُسمى نتيجة هذه العملية بالألياف الأولية أو ببساطة بالألياف الأولية .

أما في الخطوة الثانية، فتُستخدم خمس إجراءات مختلفة لملء المصفوفة الخزفية بين ألياف القالب الأولي:

  1. الترسيب من خليط غازي
  2. التحلل الحراري لبوليمر ما قبل السيراميك
  3. التفاعل الكيميائي للعناصر
  4. التلبيد عند درجة حرارة منخفضة نسبياً في نطاق 1000-1200 درجة مئوية (1830-2190 درجة فهرنهايت)  
  5. الترسيب الكهربائي لمسحوق السيراميك

تُستخدم الإجراءات الأول والثاني والثالث مع مركبات المصفوفة الخزفية غير الأكسيدية، بينما يُستخدم الإجراء الرابع مع مركبات المصفوفة الخزفية الأكسيدية؛ كما تُستخدم تركيبات من هذه الإجراءات. أما الإجراء الخامس فلم يُعتمد بعد في العمليات الصناعية. ولكل إجراء من هذه الإجراءات اختلافات فرعية، تختلف في تفاصيلها التقنية. وتُنتج جميع الإجراءات مادة مسامية.

تُجرى الخطوة الثالثة والأخيرة من عملية التصنيع - وهي التجليخ أو الحفر أو الصقل أو الطحن - باستخدام أدوات ماسية. كما يمكن معالجة المواد المركبة الخزفية باستخدام القطع بنفث الماء أو الليزر أو الموجات فوق الصوتية .  

ألياف السيراميك

صورة مجهرية لمركب سيراميكي من كربيد السيليكون/كربيد السيليكون ذي بنية ليفية ثلاثية الأبعاد منسوجة

قد تمتلك الألياف الخزفية في المواد المركبة الخزفية بنية متعددة البلورات ، كما هو الحال في الخزف التقليدي. وقد تكون أيضًا غير متبلورة أو ذات تركيب كيميائي غير متجانس ، والذي يتشكل عند تحلل المواد العضوية الأولية بالحرارة . وتمنع درجات حرارة المعالجة العالية المطلوبة لتصنيع المواد المركبة الخزفية استخدام الألياف العضوية أو المعدنية أو الزجاجية . ولا يمكن استخدام سوى الألياف المستقرة عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت) ، مثل ألياف الألومينا، والموليت، وكربيد السيليكون، والزركونيا، أو الكربون. تتميز ألياف كربيد السيليكون غير المتبلورة بقدرة استطالة تزيد عن 2% ، وهي نسبة أعلى بكثير من تلك الموجودة في المواد الخزفية التقليدية (من 0.05 إلى 0.10%). [ 6 ] ويعود سبب هذه الخاصية لألياف كربيد السيليكون إلى احتواء معظمها على عناصر إضافية مثل الأكسجين والتيتانيوم و/أو الألومنيوم، مما يمنحها قوة شد تزيد عن 3 جيجا باسكال. تُعدّ هذه الخصائص المرنة المحسّنة ضرورية لترتيبات الألياف ثلاثية الأبعاد المختلفة (انظر المثال في الشكل) في صناعة المنسوجات ، حيث يُعدّ نصف قطر الانحناء الصغير أمرًا أساسيًا. [ 7 ]   

إجراءات التصنيع

ترسيب المصفوفة من الطور الغازي

يُعدّ الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) مناسبًا تمامًا لهذا الغرض. في وجود قالب ألياف، يحدث الترسيب الكيميائي للبخار بين الألياف وخيوطها الفردية، ولذلك يُسمى التغلغل الكيميائي للبخار (CVI). ومن الأمثلة على ذلك تصنيع مركبات الكربون/الكربون: حيث يُعرَّض قالب ألياف الكربون لمزيج من الأرجون وغاز هيدروكربوني ( الميثان ، البروبان ، إلخ) عند ضغط يبلغ حوالي 100 كيلو باسكال أو أقل، ودرجة حرارة أعلى من 1000  درجة مئوية. يتحلل الغاز مُرسبًا الكربون على الألياف وبينها. مثال آخر هو ترسيب كربيد السيليكون، والذي يُجرى عادةً باستخدام مزيج من الهيدروجين وميثيل ترايكلوروسيلان (MTS، CH₃SiCl₃ ؛ وهو شائع أيضًا في إنتاج السيليكون ). في ظل ظروف محددة ، يُرسب هذا المزيج الغازي كربيد سيليكون دقيقًا وبلوريًا على السطح الساخن داخل القالب. [ 8 ] [ 9 ]

تترك عملية الترسيب الكيميائي للبخار هذه جسمًا بمسامية تبلغ حوالي 10-15٪، حيث يتم حجب وصول المواد المتفاعلة إلى داخل القالب بشكل متزايد عن طريق الترسيب على السطح الخارجي.

تشكيل المصفوفة عن طريق التحلل الحراري للبوليمرات المحتوية على الكربون والسيليكون

تتقلص بوليمرات الهيدروكربون أثناء التحلل الحراري ، وعند إطلاق الغازات منها، تُشكّل كربونًا ذا بنية غير متبلورة تشبه الزجاج، والتي يمكن تحويلها، بمعالجة حرارية إضافية، إلى بنية أقرب إلى الجرافيت . أما البوليمرات الخاصة الأخرى، والمعروفة باسم بوليمرات ما قبل السيراميك، حيث تُستبدل بعض ذرات الكربون بذرات السيليكون، والتي تُسمى بولي كاربو سيلانات ، فتُنتج كربيد السيليكون غير المتبلور بتركيب ستوكيومتري تقريبًا . يوجد بالفعل تنوع كبير من هذه السلائف لكربيد السيليكون ، وأوكسي كربيد السيليكون ، وكربونيترايد السيليكون، وأوكسي نتريد السيليكون، ويجري تطوير المزيد من بوليمرات ما قبل السيراميك لتصنيع السيراميك المشتق من البوليمر . [ 10 ] ولتصنيع مادة CMC، يتم تشريب الألياف المُشكّلة مسبقًا بالبوليمر المُختار. ينتج عن المعالجة والتحلل الحراري اللاحقين مصفوفة عالية المسامية، وهو أمر غير مرغوب فيه لمعظم التطبيقات. تُجرى دورات إضافية من تشريب البوليمر والتحلل الحراري حتى يتم الوصول إلى الجودة النهائية المطلوبة. عادةً، يلزم إجراء ما بين خمس إلى ثماني دورات. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

تُسمى هذه العملية بتغلغل البوليمر السائل (LPI)، أو تغلغل البوليمر والتحلل الحراري (PIP). وتُعدّ المسامية التي تبلغ حوالي 15% شائعةً هنا أيضًا نتيجةً لانكماش البوليمر. وتتناقص هذه المسامية بعد كل دورة.

تكوين المصفوفة عبر التفاعل الكيميائي

في هذه الطريقة، يتفاعل أحد المواد الموجودة بين الألياف مع مادة أخرى لتشكيل المصفوفة الخزفية. تُصنع بعض أنواع الخزف التقليدية أيضًا عن طريق التفاعلات الكيميائية . على سبيل المثال، يُنتج نتريد السيليكون المرتبط بالتفاعل (RBSN) من خلال تفاعل مسحوق السيليكون مع النيتروجين، ويتفاعل الكربون المسامي مع السيليكون لتكوين كربيد السيليكون المرتبط بالتفاعل ، وهو كربيد سيليكون يحتوي على شوائب من طور السيليكون. ومن الأمثلة على تصنيع المواد المركبة الخزفية (CMC)، والتي طُبقت لإنتاج أقراص الفرامل الخزفية ، تفاعل السيليكون مع قالب أولي مسامي من الكربون/الكربون (C/C). [ 14 ] تتجاوز درجة حرارة العملية 1414 درجة مئوية (2577 درجة فهرنهايت) ، أي أعلى من نقطة انصهار السيليكون، ويتم التحكم في ظروف العملية بحيث تحتفظ ألياف الكربون في القالب الأولي C/C بخصائصها الميكانيكية بشكل شبه كامل. تُسمى هذه العملية بتغلغل السيليكون السائل (LSI). أحيانًا، ونظرًا لكونها مادة C/C، يُختصر اسم المادة إلى C/C-SiC . تتميز المادة المنتجة في هذه العملية بمسامية منخفضة للغاية تبلغ حوالي 3٪.  

تشكيل المصفوفة عن طريق التلبيد

تُستخدم هذه العملية لتصنيع مواد سيراميكية مركبة (CMC) ذات ألياف أكسيدية/مصفوفة أكسيدية. ولأن معظم الألياف السيراميكية لا تتحمل درجات حرارة التلبيد العادية التي تتجاوز 1600 درجة مئوية (2910 درجة فهرنهايت) ، تُستخدم سوائل طليعية خاصة لتشريب قالب الألياف الأكسيدية. تسمح هذه المواد الطليعية بالتلبيد، أي عمليات تشكيل السيراميك، عند درجات حرارة تتراوح بين 1000 و1200 درجة مئوية. وهي، على سبيل المثال، تعتمد على مخاليط من مسحوق الألومينا مع سائلَي رباعي إيثيل أورثو سيليكات (كمُعطي للسيليكون) وألومنيوم بوتيلات (كمُعطي للألومنيوم)، مما يُنتج مصفوفة موليت. كما تُستخدم تقنيات أخرى، مثل كيمياء عملية سول-جل . تتميز المواد السيراميكية المركبة (CMC) المُنتجة بهذه العملية عادةً بمسامية عالية تبلغ حوالي 20%. [ 15 ] [ 16 ]   

المصفوفة المتكونة عبر الرحلان الكهربائي

في عملية الترحيل الكهربائي ، تُنقل الجسيمات المشحونة كهربائيًا والمنتشرة في سائل خاص عبر مجال كهربائي إلى القالب الأولي، الذي يحمل قطبية شحنة كهربائية معاكسة. هذه العملية قيد التطوير، ولم تُستخدم صناعيًا بعد. [ 17 ] [ 18 ] ومن المتوقع وجود بعض المسامية المتبقية هنا أيضًا.

ملكيات

مخطط جسور الشقوق عند طرف الشق في المركبات الخزفية

الخواص الميكانيكية

الآلية الأساسية للخواص الميكانيكية

تُعزى مقاومة الكسر العالية أو مقاومة التشققات المذكورة أعلاه إلى الآلية التالية: تحت تأثير الحمل، تتشقق مصفوفة السيراميك، كأي مادة سيراميكية، عند استطالة تبلغ حوالي 0.05%. في المواد المركبة الخزفية (CMCs)، تعمل الألياف المدمجة على سد هذه الشقوق (انظر الصورة). تعمل هذه الآلية فقط عندما تنزلق المصفوفة على طول الألياف، مما يعني وجود رابطة ضعيفة بين الألياف والمصفوفة. تتطلب الرابطة القوية قدرة استطالة عالية جدًا للألياف التي تسد الشق، مما يؤدي إلى كسر هش، كما هو الحال في السيراميك التقليدي. يتطلب إنتاج مادة مركبة خزفية ذات مقاومة عالية للتشققات خطوة لإضعاف هذه الرابطة بين الألياف والمصفوفة. يتحقق ذلك بترسيب طبقة رقيقة من الكربون المحلل حراريًا أو نتريد البورون على الألياف، مما يُضعف الرابطة عند سطح التماس بين الألياف والمصفوفة، ويؤدي إلى انفصال الألياف عند أسطح الشقوق، كما هو موضح في صورة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أعلى هذه المقالة. في المواد المركبة الخزفية المؤكسدة، تكفي المسامية العالية للمصفوفة لتكوين رابطة ضعيفة.

الخصائص تحت أحمال الشد والانحناء، ومقاومة التشققات

منحنيات قياسات المتانة لمختلف المركبات الخزفية و SiSiC [ 19 ] مفتاح الرموز: SiSiC: SiSiC التقليدي ، SiCSiC(CVI) و CSiC(CVI): SiC/SiC و C/SiC المصنعة في عمليات CVI، CSiC(95) و CSiC(93): C/SiC المصنعة بطريقة LPI، Ox(PP): مركب خزفي أكسيدي، CSiC(Si): C/SiC المصنعة عبر عملية LSI.

يمكن تقييم تأثير وجودة سطح التلامس بين الألياف والسطح من خلال الخصائص الميكانيكية. أُجريت قياسات مقاومة التشقق باستخدام عينات مشقوقة (انظر الشكل) في اختبارات تُعرف باسم اختبارات الانحناء بشق أحادي الحافة (SENB). في ميكانيكا الكسر ، تُقاس البيانات (القوة، والهندسة، وسطح الشق) للحصول على ما يُسمى بمعامل شدة الإجهاد (SIF)، K Ic . نظرًا لتعقيد سطح الشق (انظر الشكل في أعلى هذه المقالة)، لا يمكن تحديد مساحة سطح الشق الحقيقية لمواد CMC. لذلك، تستخدم القياسات الشق الأولي كسطح للشق، مما ينتج عنه معامل شدة الإجهاد الرسمي الموضح في الشكل. يتطلب هذا هندسة متطابقة لمقارنة العينات المختلفة. وبالتالي، تُعطي المساحة تحت هذه المنحنيات مؤشرًا نسبيًا للطاقة اللازمة لدفع طرف الشق عبر العينة (القوة مضروبة في طول المسار تُعطي الطاقة). تُشير القيم القصوى إلى مستوى الحمل اللازم لانتشار الشق عبر العينة. بالمقارنة مع عينة من سيراميك SiSiC التقليدي، يمكن ملاحظة أمرين:

  • جميع مواد CMC التي تم اختبارها تحتاج إلى طاقة أكبر بعدة مراتب لنشر الشق عبر المادة.
  • تختلف القوة اللازمة لانتشار الشقوق بين الأنواع المختلفة من المواد المركبة الخزفية.
نوع المادةAl₂O₃ / Al₂O₃​​​​​Al 2 O 3CVI-C/SiCLPI-C/SiCLSI-C/SiCSiSiC
المسامية (%)35<112123<1
الكثافة (جم/ سم³ )2.13.92.11.91.93.1
قوة الشد (ميجا باسكال)65250310250190200
الاستطالة (%)0.120.10.750.50.350.05
معامل يونغ (GPa)50400956560395
قوة الانحناء (ميجا باسكال)80450475500300400

في الجدول، تشير CVI وLPI وLSI إلى عملية تصنيع مادة C/SiC. أما بيانات أكسيد CMC وSiSiC فقد تم الحصول عليها من بيانات الشركة المصنعة. حُسبت قوة الشد لـ SiSiC و Al₂O₃ من قياسات الاستطالة عند الكسر ومعامل يونغ ، نظرًا لأن بيانات قوة الانحناء هي البيانات المتاحة عادةً لهذه المواد الخزفية. يُعرض في الجدول متوسط ​​القيم، وقد توجد اختلافات كبيرة، حتى ضمن مسار التصنيع الواحد.

منحنى الإجهاد والانفعال لاختبار الشد لـ CVI-SiC/SiC

تُظهر اختبارات الشد للمواد المركبة الخزفية عادةً منحنيات إجهاد-انفعال غير خطية، تبدو كما لو أن المادة تتشوه تشوهاً لدنياً. يُطلق على هذه الظاهرة اسم "شبه لدنة" ، لأن هذا التأثير ناتج عن الشقوق الدقيقة التي تتشكل وتتصل مع زيادة الحمل. وبما أن معامل يونغ للألياف الحاملة للحمل يكون عادةً أقل من معامل يونغ للمادة الأساسية، فإن ميل المنحنى يتناقص مع زيادة الحمل.

تبدو المنحنيات الناتجة عن اختبارات الانحناء مشابهة لتلك الخاصة بقياسات مقاومة الشقوق الموضحة أعلاه.

تعتبر الخصائص التالية أساسية في تقييم بيانات الانحناء والشد للمواد المركبة الخزفية:

  • تتمتع مواد CMC ذات المحتوى المنخفض من المادة الأساسية (حتى الصفر) بقوة شد عالية (قريبة من قوة شد الألياف)، ولكن قوة انحناء منخفضة .
  • تتمتع مواد CMC ذات المحتوى المنخفض من الألياف (حتى الصفر) بقوة انحناء عالية (قريبة من قوة السيراميك المتجانس)، ولكن لا يوجد استطالة تتجاوز 0.05٪ تحت حمل الشد.

إن معيار الجودة الأساسي للمواد المركبة الخزفية هو سلوك مقاومة التشقق أو صلابة الكسر.

خصائص الزحف عند درجات الحرارة العالية

على الرغم من قدرة المواد المركبة ذات المصفوفة الخزفية (CMCs) على العمل في درجات حرارة عالية جدًا، إلا أن تشوه الزحف لا يزال يحدث عند حوالي 1000  درجة مئوية، ضمن نطاق بعض التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. [ 20 ] يؤثر الزحف إما على المادة الأساسية أو الألياف اعتمادًا على نسبة عدم تطابق الزحف (CMR) بين معدل إجهاد الألياف الفعال ومعدل إجهاد المادة الأساسية الفعال. يتحمل المكون ذو معدل الإجهاد الأقل الحمل ويكون أكثر عرضة للزحف.

تخضع مراحل الزحف الرئيسية الثلاث لنسبة عدم تطابق الزحف. خلال الزحف الأولي، تنتقل الإجهادات الداخلية مما يسمح لنسبة عدم تطابق الزحف بالاقتراب من الواحد، وكذلك في مرحلة الزحف الثانوي. أما مرحلة الزحف الثالث، حيث يحدث الفشل، فقد تخضع لزحف الألياف، حيث يحدث الفشل نتيجة لكسر الألياف، أو لزحف المادة الأساسية، مما يؤدي إلى تشققها. عادةً ما تكون مقاومة زحف المادة الأساسية أقل من مقاومة الألياف، لذا تتحمل الألياف الحمل. [ 21 ] ومع ذلك، قد يحدث تشقق في المادة الأساسية حتى في مناطق الألياف الضعيفة، مما يؤدي إلى الأكسدة في البيئات المؤكسدة، وبالتالي إضعاف المادة. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة والإجهاد المطبق وكثافة العيوب إلى زيادة تشوه الزحف وفشل مبكر.

يمكن تطبيق قاعدة الخلط لإيجاد معدل إجهاد المادة المركبة بمعرفة معدلات إجهاد مكوناتها. [ 22 ] بالنسبة للجسيمات، يمكن تحديد استجابة الزحف الكلية للمادة المركبة بجمع حاصل ضرب نسبة مساحة المقطع العرضي واستجابة الزحف لكل مكون. أما بالنسبة للألياف، فيتم تحديد استجابة الزحف الكلية بقسمة مجموع استجابة الزحف للمكونات على نسبة مساحة المقطع العرضي.

الجسيمات:ϵجر=∑أنا=1مأناϵجر،أنا{\displaystyle \epsilon _{cr}=\sum _{i=1}M_{i}\epsilon _{cr,i}}

الألياف:ϵجر=(∑أنا=1مأناϵجر،أنا)-1{\displaystyle \epsilon _{cr}=(\sum _{i=1}{\frac {M_{i}}{\epsilon _{cr,i}}})^{-1}}

أينϵجر{\displaystyle \epsilon _{cr}}هو رد الفعل المريب ومأنا{\displaystyle M_{i}}يمثل الجزء المكون من مساحة المقطع العرضي.

الخصائص الميكانيكية الأخرى

في العديد من مكونات المواد المركبة الخزفية، تُرتّب الألياف على شكل أقمشة ثنائية الأبعاد (2D) متراصة بنسيج عادي أو ساتان . وبالتالي، تكون المادة الناتجة غير متجانسة الخواص ، أو تحديدًا، متعامدة الخواص . لا تُغطّي الألياف الشقوق بين الطبقات. لذلك، تكون مقاومة القص بين الطبقات (ILS) والمقاومة العمودية على اتجاه الألياف ثنائي الأبعاد منخفضة في هذه المواد. وقد يحدث انفصال الطبقات بسهولة تحت أحمال ميكانيكية معينة. يمكن لهياكل الألياف ثلاثية الأبعاد تحسين هذه الحالة (انظر الصورة المجهرية أعلاه).

مادةCVI-C/SiCLPI-C/SiCLSI-C/SiCCVI-SiC/SiC
قوة القص بين الطبقات (ميجا باسكال)45303350
قوة الشد العمودية على مستوى النسيج (ميجا باسكال)64–7
قوة الضغط العمودية على مستوى النسيج (ميجا باسكال)500450–500

إن قوى الضغط الموضحة في الجدول أقل من تلك الخاصة بالسيراميك التقليدي، حيث تكون القيم التي تزيد عن 2000 ميجا باسكال شائعة؛ وهذا نتيجة للمسامية.

اختبار مقاومة الإجهاد المنخفض لعينة CVI-SiC/SiC

تسمح البنية المركبة بتحمل أحمال ديناميكية عالية. في اختبارات ما يُعرف باختبارات الإجهاد الدوري المنخفض (LCF) أو الإجهاد الدوري العالي (HCF)، تتعرض المادة لأحمال دورية تحت تأثير قوى الشد والضغط (LCF) أو قوى الشد فقط (HCF). كلما زاد الإجهاد الأولي، قصر عمر المادة وقل عدد الدورات اللازمة للتمزق. عند تحميل أولي يعادل 80% من قوتها، صمدت عينة SiC/SiC لحوالي 8 ملايين دورة (انظر الشكل).

تظهر نسبة بواسون شذوذًا عند قياسها بشكل عمودي على مستوى النسيج لأن الشقوق بين الطبقات تزيد من سمك العينة.

الخصائص الحرارية والكهربائية

تعتمد الخصائص الحرارية والكهربائية للمركب على مكوناته، وهي الألياف والمادة الأساسية والمسام، بالإضافة إلى تركيبها. ويُنتج اتجاه الألياف بيانات متباينة الخواص. تُعدّ مركبات أكسيد السيراميك عوازل كهربائية ممتازة ، وبفضل مساميتها العالية، فإن عزلها الحراري أفضل بكثير من عزل السيراميك الأكسيدي التقليدي.

يزيد استخدام ألياف الكربون من التوصيل الكهربائي ، شريطة أن تتلامس الألياف مع بعضها البعض ومع مصدر الجهد. تُعدّ مصفوفة كربيد السيليكون موصلاً حرارياً جيداً. وهي شبه موصل كهربائياً ، وبالتالي تنخفض مقاومتها مع ارتفاع درجة الحرارة. وبالمقارنة مع كربيد السيليكون (متعدد) التبلور، فإن ألياف كربيد السيليكون غير المتبلورة تُعتبر موصلات ضعيفة نسبياً للحرارة والكهرباء.

مادةCVI-C/SiCLPI-C/SiCLSI-C/SiCCVI-SiC/SiCSiSiC
الموصلية الحرارية (ρ) [واط/(متر·كلفن)]15112118أكثر من 100
الموصلية الحرارية (ν) [واط/(متر·كلفن)]751510أكثر من 100
التمدد الخطي (p) [10 −6 ·1/K]1.31.202.34
التوسع الخطي (v) [10 −6 ·1/K]34334
المقاومة الكهربائية (ρ) [Ω·cm]––––50
المقاومة الكهربائية (Ω) [Ω·cm]0.4––550

ملاحظات على الجدول: يشير (ص) و(ع) إلى البيانات الموازية والعمودية لاتجاه ألياف البنية ثنائية الأبعاد، على التوالي. تتميز مادة LSI بأعلى موصلية حرارية نظرًا لانخفاض مساميتها ، وهو ما يُعد ميزة عند استخدامها في أقراص المكابح. تخضع هذه البيانات للتشتت تبعًا لتفاصيل عمليات التصنيع. [ 23 ] 

تُعدّ الخزفيات التقليدية شديدة الحساسية للإجهاد الحراري نظرًا لمعامل يونغ العالي وقدرتها المنخفضة على الاستطالة. وتؤدي فروق درجات الحرارة وانخفاض الموصلية الحرارية إلى تفاوتات موضعية في الاستطالة، والتي تُولّد، جنبًا إلى جنب مع معامل يونغ العالي، إجهادًا عاليًا. وينتج عن ذلك تشققات وتمزقات وانهيار هش. أما في المواد المركبة الخزفية، فتقوم الألياف بربط الشقوق، ولا تُظهر المكونات أي تلف مرئي، حتى في حال حدوث تشقق موضعي في المادة الأساسية. ويُبرهن تطبيق المواد المركبة الخزفية في أقراص المكابح على فعالية هذه المواد في ظل ظروف الصدمات الحرارية الشديدة.

خصائص التآكل

البيانات المتعلقة بسلوك التآكل للمواد المركبة الخزفية نادرة، باستثناء الأكسدة عند درجات حرارة أعلى من 1000  درجة مئوية. وتتحدد هذه الخصائص بمكوناتها، وتحديدًا الألياف والمادة الأساسية. تتميز المواد الخزفية، عمومًا، بثباتها العالي تجاه التآكل. ويُعدّ التنوع الواسع في تقنيات التصنيع، مع استخدام إضافات التلبيد المختلفة، والمخاليط، والأطوار الزجاجية، والمسامية، عوامل حاسمة في نتائج اختبارات التآكل. ويؤدي انخفاض الشوائب ودقة التركيب الكيميائي إلى تقليل التآكل. أما البنى غير المتبلورة والمواد الكيميائية غير الخزفية، التي تُستخدم غالبًا كمساعدات للتلبيد، فتُشكّل نقطة انطلاق للهجوم التآكلي. [ 24 ] [ 25 ]

الألومينا

يُظهر الألومينا النقي مقاومة ممتازة للتآكل ضد معظم المواد الكيميائية. وتُحدد أطوار الزجاج غير المتبلور والسيليكا الموجودة على حدود الحبيبات سرعة التآكل في الأحماض والقواعد المركزة ، مما يؤدي إلى الزحف عند درجات الحرارة العالية. هذه الخصائص تُحد من استخدام الألومينا. بالنسبة للمعادن المنصهرة، يُستخدم الألومينا فقط مع الذهب والبلاتين.

ألياف الألومينا

تُظهر هذه الألياف خصائص مقاومة للتآكل مشابهة للألومينا، إلا أن الألياف المتوفرة تجاريًا ليست نقية تمامًا، وبالتالي فهي أقل مقاومة. ونظرًا لظاهرة الزحف عند درجات حرارة أعلى من 1000  درجة مئوية، فإن استخدامات مركبات المصفوفة الخزفية المؤكسدة محدودة.

الكربون

يحدث التآكل الأكبر للكربون في وجود الأكسجين عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) . يحترق الكربون مُنتجًا ثاني أكسيد الكربون و/أو أول أكسيد الكربون . كما يتأكسد في عوامل مؤكسدة قوية مثل حمض النيتريك المركز . وفي المعادن المنصهرة، يذوب الكربون مُكوّنًا كربيدات معدنية . ولا تختلف ألياف الكربون عن الكربون في سلوكها التآكلي.  

كربيد السيليكون

يُعدّ كربيد السيليكون النقي من أكثر المواد مقاومةً للتآكل. تتفاعل معه فقط القواعد القوية والأكسجين عند درجات حرارة أعلى من 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) والمعادن المنصهرة لتكوين الكربيدات والسيليسيدات . ينتج عن تفاعله مع الأكسجين ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂ ) وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) ، حيث تُبطئ طبقة سطحية من ثاني أكسيد السيليكون عملية الأكسدة اللاحقة ( الأكسدة السلبية ). أما درجات الحرارة التي تتجاوز 1600 درجة مئوية (2910 درجة فهرنهايت) وانخفاض الضغط الجزئي للأكسجين فتؤدي إلى ما يُسمى بالأكسدة النشطة ، حيث يتكوّن أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وغاز ثاني أكسيد السيليكون، مما يُسبب فقدانًا سريعًا لكربيد السيليكون. إذا تم إنتاج مصفوفة كربيد السيليكون بطريقة أخرى غير الترسيب الكيميائي للبخار (CVI)، فإن مقاومة التآكل تكون أقل. ويعود ذلك إلى المسامية في مادة LPI غير المتبلورة، وبقايا السيليكون في مصفوفة LSI.    

ألياف كربيد السيليكون

تُنتَج ألياف كربيد السيليكون عن طريق التحلل الحراري للبوليمرات العضوية، ولذلك فإن خصائص مقاومتها للتآكل مشابهة لخصائص كربيد السيليكون الموجود في مصفوفات LPI. وبالتالي، فإن هذه الألياف أكثر حساسية للقواعد والوسائط المؤكسدة من كربيد السيليكون النقي.

التطبيقات

تتغلب مواد السيراميك المركبة على العيوب الرئيسية للسيراميك التقني التقليدي، وهي الهشاشة وانخفاض مقاومة الكسر، ومحدودية مقاومة الصدمات الحرارية. ولذلك، تُستخدم في المجالات التي تتطلب موثوقية عالية في درجات حرارة مرتفعة (تتجاوز قدرة المعادن) ومقاومة للتآكل والتلف. [ 26 ] وتشمل هذه المجالات ما يلي:

بالإضافة إلى ما سبق، يمكن استخدام المواد المركبة الخزفية في التطبيقات التي تستخدم السيراميك التقليدي أو التي تكون فيها المكونات المعدنية ذات عمر محدود بسبب التآكل أو درجات الحرارة العالية.

تطويرات لتطبيقات في الفضاء

خلال مرحلة دخول المركبات الفضائية إلى الغلاف الجوي، يتعرض نظام الحماية الحرارية لدرجات حرارة تتجاوز 1500 درجة مئوية (2730 درجة فهرنهايت) لبضع دقائق. المواد الخزفية وحدها قادرة على تحمل هذه الظروف دون أضرار جسيمة، ومن بين أنواع الخزف، تتميز المواد المركبة الخزفية (CMCs) بقدرتها الفائقة على تحمل الصدمات الحرارية. ويُبشر تطوير أنظمة الحماية الحرارية القائمة على المواد المركبة الخزفية بالمزايا التالية:  

  • انخفاض الوزن
  • قدرة النظام على تحمل الأحمال بشكل أكبر
  • إمكانية إعادة الاستخدام لعدة عمليات دخول
  • تحسين التوجيه أثناء مرحلة إعادة الدخول باستخدام أنظمة رفرف CMC
مركبة ناسا الفضائية X-38 خلال رحلة تجريبية
زوج من رفارف التوجيه لمركبة ناسا X-38. الحجم: 1.5×1.5×0.15 متر؛ الكتلة: 68 كجم لكل منها؛ يتم تركيب المكونات المختلفة باستخدام أكثر من 400 برغي وصامولة من نوع CVI-C/SiC.

في هذه التطبيقات، تحول درجات الحرارة المرتفعة دون استخدام مركبات المصفوفة الخزفية المصنوعة من ألياف الأكسيد، لأن الزحف سيكون مرتفعًا للغاية تحت الأحمال المتوقعة. تفقد ألياف كربيد السيليكون غير المتبلورة قوتها بسبب إعادة التبلور عند درجات حرارة أعلى من 1250 درجة مئوية (2280 درجة فهرنهايت) . لذلك، تُستخدم ألياف الكربون في مصفوفة كربيد السيليكون (C/SiC) في برامج التطوير لهذه التطبيقات. وقد حقق البرنامج الأوروبي "هيرميس" التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي بدأ في ثمانينيات القرن الماضي وتوقف لأسباب مالية عام 1992، نتائج أولية. وركزت العديد من البرامج اللاحقة على تطوير وتصنيع وتأهيل غطاء الأنف والحواف الأمامية وأجنحة التوجيه لمركبة الفضاء "إكس-38" التابعة لناسا . [ 27 ] [ 28 ]  

أثبت برنامج التطوير هذا صلاحية استخدام مسامير وصواميل C/SiC [ 29 ] ونظام محامل اللوحات. وقد خضعت هذه اللوحات لاختبارات أرضية في مركز الفضاء الألماني (DLR) في شتوتغارت، ألمانيا، في ظل الظروف المتوقعة لمرحلة العودة إلى الغلاف الجوي: 1600 درجة مئوية (2910 درجة فهرنهايت) ، وحمل 4 أطنان ، وضغط جزئي للأكسجين مماثل لظروف العودة، وحركات محامل متزامنة بمعدل أربع دورات في الثانية. تمت محاكاة خمس مراحل للعودة إلى الغلاف الجوي. [ 30 ] تولت شركة MT Aerospace في أوغسبورغ، ألمانيا، تصميم وتصنيع لوحتي التوجيه ومحاملها ومساميرها وصواميلها، بالاعتماد على عملية الترسيب الكيميائي للبخار (CVI) لإنتاج كربيد السيليكون المقوى بألياف الكربون (انظر إجراءات التصنيع أعلاه). علاوة على ذلك، تم تطوير أنظمة حماية من الأكسدة واعتمادها لمنع احتراق ألياف الكربون. بعد تركيب اللوحات، أجرت وكالة ناسا بنجاح اختبارات أرضية ميكانيكية في هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية. أُلغي الاختبار التالي - وهو عبارة عن عودة حقيقية للمركبة غير المأهولة X-38 - لأسباب مالية. وكان من المقرر أن تحمل إحدى مكوك الفضاء المركبة إلى المدار، ومن ثم تعود إلى الأرض.    

كانت هذه المؤهلات واعدة لهذا التطبيق فقط. يستمر الحمل الحراري العالي حوالي 20 دقيقة فقط لكل عملية إعادة دخول، ولإعادة الاستخدام، يكفي حوالي 30 دورة فقط. أما بالنسبة للتطبيقات الصناعية في بيئة الغاز الساخن، فيلزم عدة مئات من دورات الأحمال الحرارية وعمر افتراضي يصل إلى آلاف الساعات.

المركبة التجريبية المتوسطة (IXV)، وهو مشروع أطلقته وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) عام 2009، [ 31 ] هي أول مركبة أوروبية لإعادة الدخول إلى الغلاف الجوي ذات جسم رافع. طُوّرت المركبة من قِبل شركة تاليس ألينيا سبيس ، وكان من المقرر أن تُجري رحلتها الأولى عام 2014 على متن مهمة فيغا الرابعة (VV04) فوق خليج غينيا. ساهمت أكثر من 40 شركة أوروبية في بنائها. صُمّم نظام الحماية الحرارية للجزء السفلي من المركبة، والذي يشمل المقدمة والحواف الأمامية والسطح السفلي للجناح، وصُنع بواسطة شركة هيراكليس [ 32 ] باستخدام مركب سيراميكي (CMC) من الكربون/كربيد السيليكون (C/SiC)، وفي هذه الحالة باستخدام عملية ترشيح السيليكون السائل (LSI) (انظر إجراءات التصنيع أعلاه). كان من المفترض أن تعمل هذه المكونات كدرع حراري للمركبة أثناء عودتها إلى الغلاف الجوي. [ 33 ]

مولت المفوضية الأوروبية مشروعًا بحثيًا، C3HARME، في إطار دعوة NMP-19-2015 لبرامج الإطار للبحث والتطوير التكنولوجي (H2020) في عام 2016، لتصميم وتطوير وإنتاج واختبار فئة جديدة من مركبات المصفوفة الخزفية فائقة الحرارة (UHTCMC) المدعمة بألياف كربيد السيليكون وألياف الكربون ، والمناسبة للتطبيقات في بيئات الفضاء الجوي القاسية، مثل أنظمة الدفع وأنظمة الحماية الحرارية (TPSs). [ 34 ]

تطورات في مكونات التوربينات الغازية

يُتيح استخدام المواد المركبة الخزفية في التوربينات الغازية رفع درجة حرارة مدخل التوربين، مما يُحسّن كفاءة المحرك. ونظرًا للشكل المعقد لشفرات الجزء الثابت وشفرات التوربين، انصبّ التركيز في البداية على غرفة الاحتراق. في الولايات المتحدة، تم اختبار غرفة احتراق مصنوعة من كربيد السيليكون/كربيد السيليكون مع ألياف خاصة من كربيد السيليكون ذات استقرار حراري عالٍ بنجاح لمدة 15000 ساعة. [ 35 ] وقد انخفضت أكسدة كربيد السيليكون بشكل ملحوظ باستخدام طلاء واقٍ من الأكسدة يتكون من عدة طبقات من الأكاسيد. [ 36 ]

أجرى فريق من جنرال إلكتريك ورولز رويس دراسةً مشتركةً لتطوير المحركات ، تناولت استخدام ريشات الجزء الثابت المصنوعة من مركبات السيراميك المركبة (CMC) في الجزء الساخن من محرك F136 التوربيني المروحي ، الذي لم يتفوق على محرك برات آند ويتني F135 في طائرة إف-35 المقاتلة المشتركة . وتستخدم شركة CFM International ، وهي مشروع مشترك لتطوير المحركات، مركبات السيراميك المركبة (CMC) في تصنيع أغطية التوربينات المقاومة لدرجات الحرارة العالية. [ 37 ] كما تستخدم جنرال إلكتريك مركبات السيراميك المركبة (CMC) في بطانات غرف الاحتراق والفوهات وغطاء التوربينات المقاوم لدرجات الحرارة العالية لمحركها القادم GE9X. [ 38 ] ويجري أيضاً دراسة استخدام أجزاء مركبات السيراميك المركبة (CMC) في التطبيقات الثابتة في كلٍ من الأجزاء الباردة والساخنة للمحركات، نظراً لأن الإجهادات الواقعة على الأجزاء الدوارة تتطلب مزيداً من التطوير. وبشكل عام، يستمر تطوير مركبات السيراميك المركبة (CMC) لاستخدامها في التوربينات بهدف تقليل المشكلات التقنية وخفض التكاليف.

بعد استثمار 1.5 مليار دولار أمريكي و20 عامًا من البحث والتطوير ، تهدف شركة GE Aviation بحلول عام 2020 إلى إنتاج ما يصل إلى 20 طنًا (44,000 رطل) سنويًا من مادة CMC prepreg و10 أطنان من ألياف كربيد السيليكون . تتيح تقنية الترسيب الكيميائي للبخار تطبيق طبقات طلاء على شريط ألياف قابل للتشكيل بكميات كبيرة، وقد تمكنت GE من ترشيح وصب أجزاء ذات كثافة سيليكون عالية جدًا، تتجاوز 90% في بيئات الإجهاد الدوري ، بفضل المعالجة الحرارية. [ 39 ]  

حماية مكونات التوربينات الغازية بواسطة أغطية حماية إلكترونية

توفر الطلاءات العازلة البيئية (EBCs) حاجزًا للمواد المركبة ذات المصفوفة الخزفية (CMCs) لتقليل كمية الأكسجين والمواد المسببة للتآكل الأخرى من الانتشار عبر سطح مكونات CMC.  

متطلبات تصميم وحدات التحكم الإلكترونية في المباني:

  • مطابقة المعامل النسبي مع مكون CMC لتقليل احتمالية التشققات
  • تقلب منخفض لتقليل التآكل/الانحسار الناتج عن الاستقرار
  • مقاوم للجسيمات المنصهرة المبتلعة
  • قدرة عالية على تحمل درجات الحرارة العالية
  • استقرار الطور عند درجات الحرارة العالية
  • التوافق الكيميائي مع مادة CMC والطبقات الإضافية
  • صلابة ومتانة عاليتان للحماية من أضرار الأجسام الغريبة والتآكل.

عادةً، عند استخدام طلاء EBC، يلزم وجود طبقة رابطة لضمان التصاق جيد بمكون CMC. وقد طورت وكالة ناسا طلاء EBC قائم على الملاط، يبدأ بطلاء أساسه الموليت، ثم يُضاف إليه طبقتان أو ثلاث طبقات أخرى. [ 40 ] ولضمان حماية طلاء EBC لسطح CMC بفعالية، يجب إضافة مواد مساعدة على التلبيد إلى طبقة الملاط لتكوين طبقة كثيفة تمنع تسرب الأكسجين والغازات والرواسب المنصهرة من المحرك. يُحسّن التلبيد كثافة الطبقة، ويعزز الترابط، ويرفع من أداء الطلاء.

تُجرى حاليًا أبحاثٌ لمكافحة أنماط الفشل الشائعة، مثل التقشر والتآكل والتشقق الناتج عن البخار أو الرواسب المنصهرة. وينتج التقشر والتشقق الناتج عن الرواسب المنصهرة عادةً عن تفاعل طبقة الحماية الإلكترونية (EBC) مع السيراميك، مما يُؤدي إلى تكوين بنية مجهرية غير متوقعة، وبالتالي عدم تطابق معامل التمدد الحراري وانخفاض المتانة في تلك المرحلة. أما التدهور الناتج عن البخار فيحدث بسبب تطاير طبقة الأكسيد المتكونة حراريًا بين طبقة الحماية الإلكترونية والسيراميك. ويؤدي البخار الناتج عن ذلك إلى انحسار سريع لكربيد السيليكون، أي تدهور طبقة الحماية الإلكترونية. [ 41 ]   ويُعدّ نجاح طبقات الحماية الإلكترونية أمرًا بالغ الأهمية لنجاح مكونات السيراميك المركبة (CMC) في تدفق الغاز في توربينات المحركات النفاثة.

الفوائد العامة لمراكز الرعاية الصحية الأولية:

  • يطيل عمر مكونات CMC مما يسمح بتوفير التكاليف الإجمالية في إنتاج محركات الطائرات النفاثة
  • يحسن مقاومة الأكسدة لمكونات الكربوكسي ميثيل السليلوز
  • يوفر مقاومة أكبر للأكسدة لمكونات CMC المعرضة للمركبات الغازية المنبعثة من المحرك النفاث

تطبيق أكسيد CMC في الموقد وقنوات الغاز الساخن

يُعدّ الغاز المحتوي على الأكسجين، عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت)، عاملًا مُؤكسدًا للمعادن ومكونات كربيد السيليكون. ويمكن تصنيع هذه المكونات، التي لا تتعرض لإجهاد ميكانيكي عالٍ، من مركبات سيراميكية أكسيدية تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية (2190 درجة فهرنهايت) . تُظهر الصور أدناه حامل اللهب في مخبز للخبز المقرمش بعد اختباره لمدة 15000 ساعة، ثم استمر تشغيله لأكثر من 20000 ساعة. [ 42 ]    

حامل اللهب من أكسيد CMCجهاز تهوية للغازات الساخنةبوابة رفع، أكسيد CMCبوابة رفع في الحقل

يمكن تصنيع اللوحات والمراوح التي تُدوّر الغازات الساخنة المحتوية على الأكسجين بنفس شكل نظيراتها المعدنية. ويفوق عمر هذه المكونات المصنوعة من مركبات الكربون المسامية المؤكسدة عمر المعادن بعدة مرات، والتي غالبًا ما تتشوه. ومن الأمثلة الأخرى بوابة رفع مصنوعة من مركبات الكربون المسامية المؤكسدة لفرن تلبيد، والتي صمدت لأكثر من 260,000 دورة فتح. [ 43 ]

تطبيق في أقراص الفرامل

تُستخدم مواد الكربون/الكربون (C/C) في مكابح الأقراص لسيارات السباق والطائرات ، وقد تم اعتماد أقراص مكابح C/SiC المصنعة بتقنية LSI وهي متوفرة تجاريًا للسيارات الرياضية . وتتمثل مزايا هذه الأقراص في :

  • يتوقع المصنعون أن يكون التآكل ضئيلاً للغاية، مما يؤدي إلى استخدام السيارة مدى الحياة مع حمولة قيادة عادية تبلغ 300000 كم (190000 ميل) .  
  • لا يحدث أي بهتان ، حتى تحت الحمل العالي.
  • لا يظهر أي تأثير لرطوبة السطح على معامل الاحتكاك، كما هو الحال في أقراص الفرامل C/C.
  • مقاومة التآكل، على سبيل المثال لملح الطرق، أفضل بكثير من مقاومة الأقراص المعدنية.
  • كتلة القرص لا تتجاوز 40% من كتلة القرص المعدني. وهذا يعني كتلة أقل غير معلقة وكتلة دوارة.

يؤدي تقليل الوزن إلى تحسين استجابة ممتص الصدمات، وراحة التماسك على الطريق، والرشاقة، وكفاءة استهلاك الوقود، وبالتالي راحة القيادة. [ 44 ]

تتميز مصفوفة كربيد السيليكون في تقنية LSI بمسامية منخفضة للغاية، مما يحمي ألياف الكربون بشكل ممتاز. لا تتعرض أقراص المكابح لدرجات حرارة تتجاوز 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت) لأكثر من بضع ساعات خلال عمرها الافتراضي. لذا، لا تُشكل الأكسدة مشكلة في هذا التطبيق. وسيكون خفض تكاليف التصنيع عاملاً حاسماً في نجاح هذا التطبيق في سيارات الفئة المتوسطة.  

التطبيق في محامل الانزلاق

مكونات لمحمل انزلاقي خزفي؛ تُظهر الصورة محمل SiC متلبد لمحمل انزلاقي هيدروستاتيكي وجلبة عمود CVI-SiC/SiC مثبتة بالانكماش على المعدن، وهو نظام تم اختباره باستخدام الأكسجين السائل كمادة تشحيم.

استُخدمت مادة كربيد السيليكون التقليدية، أو أحيانًا مادة SiSiC الأقل تكلفة ، بنجاح لأكثر من 25 عامًا في محامل الانزلاق أو محامل المحاور للمضخات . [ 45 ] يوفر السائل المضخوخ نفسه مادة التشحيم للمحمل. وتُعزى هذه النجاحات إلى مقاومة التآكل الممتازة ضد جميع أنواع الوسائط تقريبًا، وانخفاض معامل التآكل والاحتكاك . تتكون هذه المحامل من محمل ثابت، مُثبَّت بالانكماش الحراري في بيئته المعدنية، وجلبة عمود دوارة، مُثبَّتة على العمود. تحت تأثير إجهاد الضغط، يكون خطر فشل المحمل الثابت الخزفي منخفضًا، بينما لا تتمتع جلبة عمود SiC بهذه الميزة، ولذلك يجب أن تتميز بسماكة جدار كبيرة و/أو أن تكون مصممة خصيصًا. في المضخات الكبيرة ذات الأعمدة التي يتراوح قطرها بين 100 و350 مم (3.9-13.8 بوصة) ، يزداد خطر الفشل نظرًا لتغير متطلبات أداء المضخة ، مثل تغيرات الحمل أثناء التشغيل. وقد أثبت استخدام SiC/SiC كمادة لجلبة العمود نجاحًا كبيرًا. أظهرت تجارب جهاز الاختبار قدرة تحمل نوعية أعلى بثلاثة أضعاف تقريبًا لنظام المحمل باستخدام جلبة عمود مصنوعة من SiC/SiC، وSiC متلبد كمحمل ثابت، وماء عند 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت) كمادة تشحيم. [ 46 ] تُعطى قدرة التحمل النوعية للمحمل عادةً بوحدة واط /مم² ، وتُحسب كحاصل ضرب الحمل (ميجا باسكال)، وسرعة سطح المحمل (م/ث)، ومعامل الاحتكاك؛ وهي تساوي فقد الطاقة في نظام المحمل نتيجة الاحتكاك.     

تم استخدام مفهوم محمل الانزلاق هذا، وتحديداً جلبة عمود SiC/SiC ومحمل SiC، منذ عام 1994 في تطبيقات مثل مضخات مياه تغذية الغلايات لمحطات الطاقة ، [ 46 ] التي تضخ عدة آلاف من الأمتار المكعبة من الماء الساخن إلى مستوى 2000 متر (6600 قدم) ، وفي مضخات الغلاف الأنبوبي [ 47 ] لأعمال المياه أو محطات تحلية مياه البحر، حيث تضخ ما يصل إلى 40000 متر مكعب (1400000 قدم مكعب ) إلى مستوى حوالي 20 متر (66 قدم) .       

تم اختبار نظام المحامل هذا في مضخات الأكسجين السائل ، على سبيل المثال في مضخات التوربينات الأكسجينية لمحركات دفع الصواريخ الفضائية، وكانت النتائج كالتالي: يتوافق كل من كربيد السيليكون (SiC) ومركب كربيد السيليكون/كربيد السيليكون (SiC/SiC) مع الأكسجين السائل. في اختبار الاشتعال الذاتي وفقًا للمعيار الفرنسي NF 28-763، لم يُلاحظ أي اشتعال ذاتي لمسحوق SiC/SiC في أكسجين نقي بضغط 20 بار عند درجات حرارة تصل إلى 525 درجة مئوية (977 درجة فهرنهايت) . أظهرت الاختبارات أن معامل الاحتكاك يبلغ نصف معامل الاحتكاك، وأن معدل التآكل يبلغ واحدًا من خمسين من معدل التآكل للمعادن القياسية المستخدمة في هذه البيئة. [ 48 ] وقد صمد نظام المحامل الهيدروستاتيكي (انظر الصورة) لعدة ساعات بسرعة تصل إلى 10000 دورة في الدقيقة، وأحمال مختلفة، و50 دورة من بدء/إيقاف التشغيل دون أي آثار تآكل ملحوظة. [ 49 ]  

تطبيقات وتطورات أخرى

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ زولي، ل.؛ سيتي، د. (2017). "فعالية مصفوفة ZrB₂-SiC في حماية ألياف الكربون من الأكسدة في مواد UHTCMC الجديدة" . المواد والتصميم . 113 : 207-213 . doi : 10.1016/j.matdes.2016.09.104 .
  2. ↑ زولي، ل.؛ فينشي، أ.؛ سيلفستروني، ل.؛ سيتي، د.؛ ريس، م.؛ غراسو، س. (2017). "التلبيد السريع بالبلازما الشرارية لإنتاج مواد فائقة الحرارة عالية الكثافة مدعمة بألياف كربونية غير تالفة" . المواد والتصميم . 130 : 1-7 . doi : 10.1016/j.matdes.2017.05.029 .
  3. ^ فينشي، أ. زولي، ل.؛ لاندي، إي. سيتي، د. (2017). "سلوك الأكسدة لمركب ZrB2 – SiC المستمر المقوى بألياف الكربون" . علم التآكل . 123 : 129 – 138. دوى : 10.1016/j.corsci.2017.04.012 .
  4. ↑ غاليزيا، بيترو؛ فايلا، سيمون؛ زولي، لوكا؛ سيتي، ديليتا (2018). "مواد سيراميكية فائقة الصلابة مستوحاة من السلامي، من نوع Cf/ZrB2، مُنتَجة بالترسيب الكهربائي" . مجلة الجمعية الأوروبية للسيراميك . 38 (2): 403-409 . doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.09.047 .
  5. ↑ فينشي، أنطونيو؛ زولي، لوكا؛ شيتي، ديليتا؛ ميلاندري، سيزار؛ غوتشياردي، ستيفانو (2018). "فهم الخصائص الميكانيكية لمركبات UHTCMCs الجديدة من خلال تحليل الغابة العشوائية وتحليل شجرة الانحدار" . المواد والتصميم . 145 : 97-107 . doi : 10.1016/j.matdes.2018.02.061 .
  6. ↑ تي آر كوك (1991). "الألياف غير العضوية - مراجعة أدبية". مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 74 (12): 2959-2978 . doi : 10.1111/j.1151-2916.1991.tb04289.x .
  7. ↑ ك. كوماغاوا؛ هـ. ياماأوكا؛ م. شيبويسا؛ ت. يمامورا (1998). تصنيع وخواص ميكانيكية لألياف Si-MC-(O) Tyranno المحسّنة الجديدة . المجلد 19أ. الصفحات 65-72 . doi : 10.1002/9780470294482.ch8 . ISBN   9780470294482.{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  8. ^ ر. ناسلين. واو لانجليز؛ ر. فيدو (1989). "معالجة CVI لمركبات المصفوفة الخزفية" . جورنال دي فيزيك كولوكويس . 50 : ج191-ج207. دوى : 10.1051 / جفيسكول:1989526 .
  9. ↑ كيه جيه بروبست؛ تي إم بيسمان؛ دي بي ستينتون؛ آر إيه لودن؛ تي جيه كيه أندرسون؛ تي إل ستار (1999). "التطورات الحديثة في الترسيب الكيميائي للبخار ذي التدفق القسري والتدرج الحراري للمركبات المقاومة للحرارة". تكنولوجيا الأسطح والطلاءات . 120-121 : 250-258 . CiteSeerX 10.1.1.534.1288 . doi : 10.1016/S0257-8972(99)00459-4 . 
  10. ↑ وانغ إكس وآخرون. التصنيع الإضافي للسيراميك من البوليمرات ما قبل السيراميك: نهج متعدد الاستخدامات للطباعة المجسمة بمساعدة كيمياء النقر ثيول-إين، التصنيع الإضافي 2019، المجلد 27، الصفحات 80-90
  11. ↑ جي. زيغلر؛ آي. ريختر؛ دي. سوتور (1999). "المركبات المدعمة بالألياف ذات المصفوفة المشتقة من البوليمر: المعالجة، وتكوين المصفوفة، والخواص". Composites Part A: Applied Science and Manufacturing . 30 (4): 411–417 . doi : 10.1016/S1359-835X(98)00128-6 .
  12. ↑ م. كوتاني؛ ي. كاتوه؛ أ. خياما (2003). "تصنيع وخصائص مقاومة الأكسدة لمركبات SiC/SiC المشتقة من أليل هيدريدو بولي كاربوسيلان" . مجلة الجمعية الخزفية اليابانية . 111 (1293): 300-307 . doi : 10.2109/jcersj.111.300 .
  13. ↑ آر إم روشا؛ سي إيه إيه كايرو؛ إم إل إيه غراسا (2006). "تكوين مركبات مصفوفة سيراميكية مدعمة بألياف الكربون باستخدام مصفوفة مشتقة من البولي سيلوكسان/السيليكون". علم وهندسة المواد: أ . 437 (2): 268-273 . doi : 10.1016/j.msea.2006.08.102 .
  14. ↑ دبليو. كرينكل (2008). "معالجة فعّالة من حيث التكلفة لمركبات CMC عن طريق التغلغل بالصهر (عملية LSI)". المؤتمر السنوي الخامس والعشرون حول المركبات، والسيراميك المتقدم، والمواد، والهياكل: أ: وقائع هندسة وعلوم السيراميك، المجلد 22، العدد 3. المجلد 22. ص. الفصل 52. doi : 10.1002/9780470294680.ch52 . ISBN   9780470294680.{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  15. ↑ RA Simon (2005). "التقدم في معالجة وأداء مركبات الأكسيد/الأكسيد ذات المصفوفة المسامية". المجلة الدولية لتكنولوجيا السيراميك التطبيقية . 2 (2): 141-149 . doi : 10.1111/j.1744-7402.2005.02016.x .
  16. ↑ دبليو. بريتزكو (2001). "تقييم بطانات CFCC بعد الاختبارات الميدانية في توربين غازي - الجزء الثالث". المجلد 4: معرض توربو إكسبو 2002، الجزءان أ و ب . ص 681. doi : 10.1115/GT2002-30585 . ISBN  978-0-7918-3609-5.
  17. ↑ إي. ستول؛ بي. ماهر؛ إتش جي كروجر؛ إتش. كيرن؛ آر. بوكاتشيني (2005). "التقدم في تقنية الترسيب الكهربائي لتشريب حصائر ألياف الأكسيد لتصنيع مركبات المصفوفة الخزفية" . مواد هندسية رئيسية . 314 : 195-200 . doi : 10.4028/www.scientific.net/KEM.314.195 . S2CID 136773861 . 
  18. ↑ واي. باو؛ بي. إس. نيكلسون؛ إف. زوك (2007). "ترسيب التغلغل الكهربائي ذو التيار الثابت للمركبات الخزفية المدعمة بالألياف". مجلة الجمعية الأمريكية للخزف . 90 (4): 1063-1070 . doi : 10.1111/j.1551-2916.2007.01504.x .
  19. ^ م. كونتز، مركبات المصفوفة الخزفية ، cfi/Bericht der DKG، vol. 49، رقم 1، 1992، ص. 18
  20. ↑ خفاجي، خالد ح.؛ سوريني، كريستوفر؛ سكينر، ترافيس؛ تشاتوبادياي، أديتي (2021-05-01). "نمذجة سلوك الزحف في مركبات المصفوفة الخزفية" . مجلة السيراميك الدولية . 47 (9): 12651-12660 . doi : 10.1016/j.ceramint.2021.01.125 . ISSN 0272-8842 . S2CID 233577448 .  
  21. ↑ ويلشاير، ب.؛ باش، م. ر. (2007-01-01). "مقاومة التلف الزحفي للمركبات ذات المصفوفة الخزفية" . مجلة الجمعية الأوروبية للخزف . 27 (16): 4603-4611 . doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2007.03.029 . ISSN 0955-2219 . 
  22. ↑ بومغاردنر، كليفتون هـ.؛ بيكر، جيسون د.؛ ريتشي، أندرو ج.؛ لي، شياودونغ (2021-06-01). "استكشاف آليات الزحف الموضعي لمركبات مصفوفة السيراميك SiC/SiC باستخدام اختبار النانو عند درجات حرارة عالية" . مجلة أبحاث المواد . 36 (12): 2420-2433 . Bibcode : 2021JMatR..36.2420B . doi : 10.1557/s43578-021-00128-2 . ISSN 2044-5326 . S2CID 233936403 .  
  23. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 25-04-2018 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 23-09-2019 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  24. ↑ ف. شرودر (محرر): دليل جملين للكيمياء غير العضوية، الطبعة الثامنة، السيليكون، ملحق. المجلد. B3، كربيد السيليكون، الجزء 2 ، Springer Verlag، 1986، الصفحات من 322 إلى 397
  25. ↑ ف. أ. لافرينكو: تآكل السيراميك عالي الأداء ، سبرينغر-فيرلاغ، 1992، رقم ISBN 3-540-55316-9
  26. ↑ ف. رايثر (2013). "المركبات ذات المصفوفة الخزفية - بديل لمهام البناء الصعبة" (ملف PDF) . تطبيقات السيراميك (1). مركز فراونهوفر للمواد والتصميم في درجات الحرارة العالية HTL : 45-49 . 
  27. ↑ هـ. فايفر: غطاء جسم خزفي للمركبة X-38 ومركبة CRV . الندوة الدولية الثانية حول مركبات وأنظمة إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي، أركاشون، فرنسا، مارس 2001
  28. ↑ هـ. فايفر، ك. بيتز: غطاء جسم مصنوع بالكامل من السيراميك مؤهل للرحلات الفضائية على متن المركبة X-38 . المؤتمر الدولي الثالث والخمسون للملاحة الفضائية، هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية، أكتوبر 2002، ورقة بحثية IAF-02-I.6.b.01
  29. ↑ H. Lange، M. Dogigli، M. Bickel: مثبتات السيراميك لتطبيقات درجات الحرارة العالية . المؤتمر الدولي الخامس حول الانضمام: السيراميك والزجاج والمعادن، جينا، مايو 1997، DVS-Berichte Band 184، Deutscher Verlag für Schweißtechnik، ص. 55، ردمك 3-87155-489-8
  30. ↑ م. دوجيلي، هـ. ويهس، ك. ويلدنروتر، هـ. لانج: محمل سيراميكي جديد عالي الحرارة للمركبات الفضائية . المؤتمر الدولي الحادي والخمسون للملاحة الفضائية، ريو دي جانيرو، البرازيل، أكتوبر 2000، ورقة بحثية IAF-00-I.3.04
  31. ↑ "أنشطة وكالة الفضاء الأوروبية في عام 2014 التي تهم وسائل الإعلام" .
  32. ↑ "سافران" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2014-04-08 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2014-06-23 .
  33. ↑ "Bouclier thermique en Composite à matrice céramique pour Rentrée atmosphérique" . 20 مارس 2014 مؤرشفة من الأصلي في 8 أبريل 2014 . تم الاسترجاع 23 يونيو 2014 .
  34. ↑ "C³harme" .
  35. ^ ن. ميريالا. جي كيميل؛ جي برايس؛ إتش إيتون؛ جي لينسي؛ إي صن (2002). “تقييم بطانات CFCC بعد الاختبار الميداني في توربينات الغاز – III” (PDF) . المجلد 4: معرض توربو 2002، الأجزاء أ وب . ص 109 – 118. دوى : 10.1115 / GT2002-30585 . رقم ISBN  978-0-7918-3609-5تمت أرشفة هذا الملف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 25 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يوليو 2011 .
  36. ↑ كي إل مور؛ بي إف تورتوريلي؛ إل آر ووكر؛ جيه بي كيميل؛ إن ميريالا؛ جيه آر برايس؛ إتش إي إيتون؛ إي واي صن؛ جي دي لينسي (2002). "تقييم الطلاءات العازلة للبيئة على مركبات المصفوفة الخزفية بعد تعرضها للمحرك والمختبر" (ملف PDF) . المجلد 4: معرض توربو إكسبو 2002، الجزءان أ وب . الصفحات 155-162 . doi : 10.1115/GT2002-30630 . ISBN  978-0-7918-3609-5تمت أرشفة هذا الملف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 25 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يوليو 2011 .
  37. ↑ نوريس، جاي، شفرات ساخنة، أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء، 27 أبريل - 10 مايو 2015، ص 55
  38. ↑ ستيفن تريمبل (30 مايو 2017). "بعد ست سنوات، محرك 777X يبدأ اختبارات الاعتماد" . فلايت جلوبال .
  39. ↑ غاي نوريس (9 أكتوبر 2018). "تسليم محرك GE9X لطائرة بوينغ 777X للحصول على شهادة الاختبار النهائي للطيران" . أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء .
  40. ↑ "تفاصيل براءة الاختراع" . technology.nasa.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2020 .
  41. ↑ بادتور، نيتين ب. (15 مارس 2019). "التدهور البيئي للطلاءات الواقية عالية الحرارة للمركبات ذات المصفوفة الخزفية في محركات التوربينات الغازية" . مجلة npj لتدهور المواد . 3 (1) 11: 1-6 . Bibcode : 2019npjMD...3...11P . doi : 10.1038/s41529-019-0075-4 . ISSN 2397-2106 . 
  42. ↑ WEC Pritzkow: Keramikblech، ein Werkstoff für höchste Ansprüche . cfi Sonderausgabe zum DKG-DGM Symposium Hochleistungskeramik 2005, W. Krenkel (Ed.)، ISSN 0173-9913 ، ص. 40 
  43. ↑ WEC Pritzkow: السيراميك المقوى بألياف الأكسيد . cfi/Ber. DKG 85 (2008) رقم 12، ص. E1
  44. ↑ دبليو. كرينكل، آر. رينز، مركبات المصفوفة الخزفية لتطبيقات الاحتكاك ، في مركبات المصفوفة الخزفية، دبليو. كرينكل محرر، وايلي-في سي إتش، 2008. ISBN 978-3-527-31361-7، ص 396
  45. ^ دبليو جيه بارتز (محرر): Keramiklager، Werkstoffe – Gleit- und Wälzlager – Dichtungen . Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik. المجلد. 12. دار نشر الخبراء، رينينجن 2003. ISBN 3-8169-2050-0
  46. 1 2 ك. قفال، أ.-ك. Usbeck، W. Prechtl: Neue Werkstoffe ermöglichen مبتكرة Pumpenkonzepte für die Speisewasserförderung in Kesselanlagen . VDI-Berichte رقم. 1331، VDI-Verlag، دوسلدورف، 1997، ص. 275
  47. ↑ W. Kochanowski, P. Tillack: مواد تحمل المضخة الجديدة تمنع تلف مضخات الغلاف الأنبوبي . VDI-Berichte رقم. 1421، VDI-Verlag، دوسلدورف، 1998، ص. 227
  48. ↑ جيه إل بوزيت، إم نيليس، إم لويش، إم بيكل: علم الاحتكاك في الأكسجين السائل لمركبات مصفوفة السيراميك SiC/SiC فيما يتعلق بتصميم المحامل الهيدروستاتيكية . وقائع الندوة الأوروبية التاسعة لآليات الفضاء وعلم الاحتكاك (ESMAT)، لييج، بلجيكا، سبتمبر 2001، وثيقة وكالة الفضاء الأوروبية SP-480، ص 35
  49. ↑ م. بيكل، م. لويش، هـ. لانج، م. نيليس، ج. ل. بوزيت: محامل سيراميكية في مضخات توربينية مبردة . المؤتمر الدولي الرابع لتكنولوجيا الإطلاق - الدفع السائل لمركبات الإطلاق الفضائية، لييج، بلجيكا، ديسمبر 2002، ورقة بحثية رقم 129
  50. ^ ب. بولون. ج. هابارو؛ بي سي سبريت؛ جي إل ليكورديكس . جي سي أوجارد؛ جي دي لينسي؛ دي تي فيندل (2002). المجلد 4: معرض توربو 2002، الأجزاء أ وب . الصفحات من 15 إلى 21. دوى : 10.1115/GT2002-30458 . رقم ISBN  978-0-7918-3609-5.
  51. ^ ب. ريكاردي. إل جيانكارلي؛ أ. هاسيغاوا؛ واي كاتوه؛ أ. كوهياما؛ آر إتش جونز . إل إل سنيد (2004). “القضايا والتقدم في تطوير SiC f /SiC المركب لمفاعلات الاندماج”. مجلة المواد النووية . 329– 333: 56– 65. بيب كود : 2004JNuM..329...56R . دوى : 10.1016/j.jnucmat.2004.04.002 .
  52. ^ دبليو كرينكل (محرر): مركبات مصفوفة السيراميك . وايلي-VCH، واينهايم 2008. ISBN 978-3-527-31361-7، ص  38
  53. ↑ NP Bansal, J.Lamon (ed.): "Ceramic Matrix Composites: Materials, Modeling and Technology". Wiley, Hoboken, NJ 2015. ISBN 978-1-118-23116-6، ص 609
  54. ^ J. Demmel, J. Esch (ed.): “Handhabungs-Roboter sorgt für Wettbewerbsvorsprung. Härterei: Symbiose von neuen Werkstoffen und Automatisierung”. الإنتاج 35 (1996)، رقم 16، ص. 9. ISSN 0032-9967 
  55. ^ جي ديميل، د. ماير، إي. مولر. Werkstoffwissenschaftliche Aspekte der Entwicklung neuartiger Werkstückträger für Hochtemperaturprozesse aus Faserverbundkeramik C/C und weiteren Hochtemperaturwerkstoffen. شتوتغارت: فراونهوفر IRB Verlag، 1997، ص. 259. ردمك 3-8167-6257-3
  56. ↑ J. Demmel (ed.): ثورة مركبات الكربون الكلورية فلورية في Werkstückträger in der Wärmebehandlung. Härterei-Technische Mitteilungen : HTM 53 (1998)، Nr.5، S.293. ISSN 0017-6583 
  57. ↑ ج. ديميل، يو. ناجيل (محرران): "مركبات الكربون المفلورة: المادة المثالية لتجهيزات المعالجة الحرارية الجديدة". المؤتمر الأوروبي للكربون 1998. علم وتكنولوجيا الكربون. المجلد 2. ستراسبورغ. الصفحات 741-742

للمزيد من القراءة

  • كريجسمان، J.، أد. (2005). DKG Technische Keramische Werkstoffe . إليرو: HvB-Verlag. رقم ISBN 978-3-938595-00-8.
  • كرينكل، دبليو، أد. (2008). مركبات مصفوفة السيراميك . فاينهايم: وايلي-VCH. رقم ISBN 978-3-527-31361-7.
  • بانسال، ن.ب.، محرر. (2005). دليل المواد المركبة الخزفية . بوسطن: كلوير. ISBN 1-4020-8133-2.
  • بانسال، ن.ب. ولامون، ج.، محرران. (2015). مركبات المصفوفة الخزفية: المواد، والنمذجة، والتكنولوجيا . هوبوكين: وايلي. ISBN 978-1-118-23116-6.