سرمت متـريال – ادبیات و مبانی نظری

فصل اول:تعريف و طبقه بندي سرمت ها

1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………… 1

• طبقه بندی سرمت ها ……………………………………………………………………………………… 4

1-2-1- سرمت های با پایه ی کاربید…………………………………………………………….. 5

1-2-2-سرمت های با پایه ی کربونیترید………………………………………………………… 5

1-2-3-سرمت های با پایه ی نیترید………………………………………………………………. 6

1-2-4-سرمت های با پایه ی اکسید……………………………………………………………… 6

1-2-5- سرمت های با پایه ی بوراید…………………………………………………………….. 6

1-2-6- سرمت های محتوی کربن………………………………………………………………… 6

فصل دوم : تكنيك هاي ساخت وتولید سرمت

2-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………. 7

2-2-آماده سازی پودر……………………………………………………………………………….. 9

2-3-زینترینگ…………………………………………………………………………………………… 9

2-3-1-مکانیزم زینترینگ فاز مایع………………………………………………………………… 11

2-3-2-کوره ها………………………………………………………………………………………… 12

2-4-پرس کاری سرد بصورت ایستا……………………………………………………………… 13

2-5- عمل فشارش هیدرواستاتیک(همه جانبه)سرد…………………………………………… 16

2-5-1-امتیازها و معایب…………………………………………………………………………….. 17

2-6- روش اکستروژن گرم برای مخلوط های پودری سرمت………………………………. 21

2-7-نورد پودر…………………………………………………………………………………………. 22

2-8-ریخته گری دوغا بی……………………………………………………………………………. 25

2-9-فرایند قالبگیری تزریقی(MIM )………………………………………………………….. 27

2-9-1-کاربردها و مزایای فرایند MIM برای سرمت ها…………………………………… 28

2-10-فشرده سازی داغ ایستا……………………………………………………………………….. 31

2-11- پرس ایزواستاتیک گرم (HIP)…………………………………………………………. 33

2-12-اکستروژن گرم شمش های سرمت………………………………………………………… 35

2-12-1-روش ها……………………………………………………………………………………… 35

2-12-2-کاربرد………………………………………………………………………………………… 36

• ترکیب زینترینگ- فشرده سازی………………………………………………………. 38

2-13- تراوش………………………………………………………………………………………….. 40

2 -14 – اتصال و ریز ساختار:

2-14-1- اتصال……………………………………………………………………………………….. 44

2-14-2-انحلال پذیری………………………………………………………………………………. 44

2-14-3-رطوبت……………………………………………………………………………………….. 45

2-14-4-ریز ساختار………………………………………………………………………………….. 46

2-14-5 -آرایش موقعیت‌های‌سرمت‌برای بهبود مقاومت در مقابل تغییر شکل و تافش شکست………………………………. 47

فصل سوم :انواع سرمت ها وکاربردهای آن

3-1 – سرمت های اکسیدی

3-1-1 – مقدمه ……………………………………………………………………………………….. 50

3-1-2 – سرمت های اکسید- سیلیکون………………………………………………………….. 50

3-1-3 – سرمت های اکسید آلومینیوم……………………………………………………………. 51

3-1-4 – سرمت های اکسید منیزیم……………………………………………………………….. 53

3-1-5 – سرمت های اکسید بریلیوم………………………………………………………………. 54

3-1-6 – سرمت های اکسید زیرکونیوم………………………………………………………….. 54

3-1-7 – سرمت های اکسید توریوم……………………………………………………………… 55

3-1-8 – سرمت های اکسید اورانیوم…………………………………………………………….. 55

3-1-9- سرمت های محتوی دیگر اکسیدها…………………………………………………….. 57

3-1-10- سوپر هادی دمای بالا با زمینه فلزی……………………………………………….. 58

3 -2 – سرمت های کاربید و کربونیترید

3-2-1 – مقدمه ……………………………………………………………………………………….. 58

3-2-2 – سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به نیکل………………………………………….. 61

3-2-3 – سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد…………………………………………. 62

3-2-4- مقایسه ی کاربیدهای متصل به فولاد که قابلیت عملیات حرارتی دارند با کاربید تنگستن متصل با کبالت………………………. 64

3-2-5- مقایسه ی سرمت های کاربید  متصل به فولاد با دیگر مواد مقاوم در برابر سایش

3-2-6 – سرمت های کاربید  با آرایش های مختلف اتصال فولادی……………………… 65

3-2-7 – ساختن سرمت های کاربید تیتا نیم متصل به فولاد……………………………….. 67

3-2-8 – سخت کردن سرمت ها با اتصال فولاد………………………………………………. 68

3 -2 -8 -1 – ماشینکاری و سایش………………………………………………………………….. 68

3-2-9- سرمت های کربونیترید تیتا نیم………………………………………………………….. 69

3-2-9-1 – ویژگی ها……………………………………………………………………………….. 72

3-2-9-2-کاربردها……………………………………………………………………………………. 75

3-2-10 – سرمت های کاربید تنگستن متصل به فولاد………………………………………. 75

3-2-11 – سرمت های کاربید کروم……………………………………………………………. 76

3-2-11-1 – کاربردها و ویژگیها……………………………………………………………….. 77

3-2-12 – دیگر سرمتهای بر پایه ی کاربید…………………………………………………….. 79

3-2-13- سرمت های کاربید سیلیسیم – آلومینیوم……………………………………………. 80

3-2-14- سرمت های کاربید آلومینیوم – بور………………………………………………….. 81

3 -3 – سرمتهای بورید

3-3-1 – مقدمه ……………………………………………………………………………………….. 83

3-3-2 – سرمت های بورید زیرکونیوم…………………………………………………………… 85

3 – 3 -3 – سرمتهای بورید تیتانیم…………………………………………………………………86

3 -3 -4 – سرمتهای بورید مولیبدن……………………………………………………………………. 87

3-3-5 – دیگر سرمتهای نسوز(دیرگداز)……………………………………………………….. 88

3-3-5-1 – سرمتهای نیتریدی و کربونیتریدی ………………………………………………… 88

فصل چهارم:روش تحقیق

4 -1 – مقدمه……………………………………………………………………………………………92

4 -2 – تولید سرمت های کاربید تیتانیوم زمینه فولاد ریل……………………………………..92

4-3- تولید سرمت های کاربید سیلیسیوم- آلومینیوم……………………………………………….92

فصل پنجم: نتایج وبحث

5-1- مقايسه مقاومت به سايش نمونه سرمتي با نمونه AL-Si و Al خالص…………………..94.

5-2- مقايسه خواص مكانيكي AL خالص وAL-Si با سرمت كاربيد سيليسيم – آلومينيوم……..95.

منابع

مقدمه:

سرمت ، نامی اختصاری که در تمام جهان برای ترکیبی همگن که از فلزها یا آلیاژها یا یک یا چند فاز سرامیکی است که متشکل از تقریباً 15 تا 18 درصد از حجم آن است و انحلال پذیری نسبتاً اندکی بین فازهای فلزی و سرامیکی در دمای آماده سازی وجود دارد به کار می رود. تعریفی خوب از کلمه سرامیک را می توان در« فهرست سرامیکی» پیدا کرد . هر نوع محصول غیر عادی، غیر فلزی که در طول ساخت یا استفاده در معرض دمای بالا قرار می گیرد. بطور نمونه، اما نه منحصراً، سرامیک یک اکسید،براید،کاربید فلزی، یا ترکیب یا مخلوطی از چنین موادی است؛ که در آنها آنیونهایی وجود دارد که نقش مهمی در ساختار و خواص اتمی بازی می کند.» با داشتن منبعی خاص در مورد سرمت ها، این تعریف از جزء سرامیکی می تواند تا مرزی گسترش یابد که شامل نیتریدها، کربونیتریدها و سیلیسیدها نیز بشود.

در دیدی وسیع، سرمت ها همانند نوع خاص مواد  سخت و دیرگداز موجود در طبقه کلی، زمینه فلزی کامپوزیت ها هستند. در مقاله های علمی این موضوع پوشش خوبی داده شده است، به ویژه در طیف حجم شکستگی های خاص قابل مقایسه و اجزاء فلزی. در مقام مقایسه با لایه های کامپوزیت،ترکیب فلز و غیر فلز در سرمت ها در مقیاس بسیار ریز اتفاق می افتد.فاز غیر فلزی معمولاً غیر رشته ای است اما تعدادی دانه های ریز غیر هم محور تشکیل یافته که به خوبی در هم پراکنده شده و به زمینه فلزی چسبیده اند. در صورتی که جزء فلزی یا سرامیکی غالباً به صورت رشته‌ای می باشند، ماده باید به عنوان یک ماده ی کامپوزیتی در نظر گرفته شود. اتصال بین فاز غیر فلزی و زمینه فلزی اثرات مهمی را در بین سرمت ها ایجاد می کند؛ این مورد به شدت بر ارتباطات فازی، انحلال پذیری و ویژگی های مرطوب شدن که در ارتباط با اجزاء سرامیکی و فلزی هستند، تاًثیر می گذارد.

تفاوت در بین اندازه ی جزء سرامیکی به سیستم و کاربرد آن مربوط است. این میتواند ریزی 50 تا 100 میکرومتر باشد، همانگونه که در بعضی از انواع سرمت ها بر پایه ی دی اکسید اورانیوم(uo₂) که برای عناصر سوخت راکتور هسته ای استفاده می شوند یا به ریزی 1 تا 2 میکرومتر، که در نوع ریز ذرات کاربیدهای سمانته شده وجود دارد. می باشد. در صورتی که جزء سرامیکی، کوچکتر و در اندازه های کمتر می باشد، ماده می تواند به عنوان طبقه ای از آلیاژ مقاوم شده تلقی شود و بنابراین از تعریف مورد قبول برای سرمت ها خارج می شود.

هدف اصلی از ترکیب فلز و سرامیک در مقیاس معمولی، دستیابی یه کیفیت مورد نظر و حذف خواص نا مناسب و نا خواستنی هر دو نوع ماده است. مثال برجسته ای از خواص مطلوب که از مواد سرامیکی و فلزی حاصل می شود انواع فلزات سخت است که از کاربیدهای سمانته ساخته می شوند.

کاربیدهای سمانته شده از رشدی دائمی در 6 دهه ی گذشته برخوردار بوده اند.در طول این زمان، توسعه مواد ابزارهای ساخته شده از سرمت/ فلز سخت از کاربیدهای با پایه ی فلز تنگستن به مواد پیچیده ی کاربیدی و با پایه ی نیتریدی رفت(جدول 1)

بطور کلی سرمت ها برای کاربردهایی نظیر ابزار برش استفاده می شدند. در حدود 45 سال پیش، آنها در کاربردهای دیگری نیز به ایفای نقش پرداختند همانند سیستم های پیشرانش(فشار به سوی جلو) از این مواد انتظار می رود که خواص سرامیک مانند رفتار دیرگدازی، مقاومت و پایداری در مقابل خوردگی، بطور مفیدی با بخش پایه ی فلزی که خواصی مانند شکل پذیری بالا، و هدایت حرارتی دارد همکاری نماید و دیگر اینکه بعضی از مواد عالی جدید برای کاربردهای با دماهای بسیار زیاد تولید شوند. متاسفانه با وجود تلاش های بسیار در ایالات متحده و اروپا در طول دهه ی 1950 این اهداف حاصل نشدند. میزان چکش خواری و سختی حاصل از بخش چسباننده ی فلزی برای بسیاری از کابردهای حیاتی نظیر موتور توربو جت(هواپیمای جت توربین دار)و پره های جت ایستگاه گازی یا تیغه های نازل ها، ناکافی باقی ماند.

هر چند که در موارد دیگر، سرمت ها، مواردی را برای مواد مورد استفاده در مهندسی بهبود بخشیدند، به خصوص در ابزاری که بر پایه ی کاربید تیتانیم(TiC) یا کربونیتراید تیتانیم(TiC,N) هستند، و نیز در بعضی از انواع عناصر سوخت هسته‌ای سرمت های بر پایه ی دی اکسید اورانیوم، به همان خوبی آنهایی که بر پایه ی کاربید اورانیوم(UC) هستند، امکان تبدیل شدن به سوخت هسته ای را دارند. سرمت های بر پایه ی بورید زیرکونیوم(ZrB₂) یا بورید سیلیکون(SiC) و بقیه که شامل اکسید آلومینیوم(Al₂O₃)، دی اکسید سیلیکون کاربید بور(B₄C) یا ترکیبات دیرگداز همراه با الماس هستند، خواص یکسانی دارند. بعضی ها بطور اقتصادی در طیف وسیعی از کاربردها که شامل ابزارهای ماشین کاری گرم، شفت ها و بدنه در پوش لوله های فلزی، اجزاء شیر فلکه و بخش های پوشاننده، لوله ها و فازل ها در معرض دماهای بسیار بالا، اجزاء موتور موشک، گیره های کوره و عناصر اصلی آن، چرخ های ساینده و سرمت های شامل الماس و دندانه های اره، می شود. بکار می روند.

یکی از کاربردهای مهم سرمت ها شامل مواد ابزار برش می باشد که از TiC یا TiC,N به عنوان فاز به شدت دیرگداز استفاده می کند. همچنین کاربید مولیبدن(MO₂C) و دیگر کاربیدها بر اساس فرمول بندی این سرمت ها ساخته می شوند. مقاومت به خوردگی و سایش لبه و دیواره مواد ابزار ساخته شده از سرمت TiC و TiC,N بهتر از همین خواص متعلق به ابزارهای کاربیدهای سمانته شده معمول(که کبالت مخلوط با کاربید تنگستن است) می باشد. در مقایسه با ابزارهای برش سرامیکی، این سرمت ها اجازه ی برش سنگین را دارند که در سرعت بالا، نتیجه ی آن میزان بیشتری از فلز حذف شده در سطوح قابل مقایسه با عمر ابزار است. به روشنی سرمت ها دارای ویژگی های مواد ابزار برش هستند که قادر است فاصله بین کاربیدهای سمانته شده معمولی و سرامیک ها را پر سازد.

یکی از کاربردهای صنعتی سرمت احیاگری مکانیکی است.  یکی از نتایج حاصل از بازرسی‌های CM و خصوصاً آنالیز روغن وجود درصد بالای فلز در روغن آنالیز شده و نشان از وجود خوردگی فلزی است که در سطوح درگیر رخ می دهد.

سرمت که ماده ی ترکیبی از سرامیک و فلز است طبق تکنولوژی نوینی که در چند کشور جهان به ثبت رسیده است ساخته شده که به محلهای خوردگی همراه روانکار(روغن یا گریس) تزریق می شود.در صورتی که محیط انرژی لازم یعنی دما و فشار مناسب را جهت واکنش ها داشته باشد، سرمت باعث می شود ذرات فلز موجود در ماده روانکار به سطوح خورده شده باز گشته وبه مرور زمان خوردگی ترمیم شده و علاوه بر آن سطحی بسیار صیقلی حاصل می شود.

در این روش نیازی به توقف تجهیز نبوده و تعمیر در حین کار و بهره برداری عادی تجهیز صورت می پذیرد.

اصطلاح “Revitalization” از واژه لاتین(vita) به معنی زندگی گرفته شده و به معنای احیای مجدد است. کشف پدیده احیا گری مبتنی بر فرایندهای فیزیکی و شیمیایی انحصاری است که تحت شرایط ویژه ای در ناحیه ی دارای اصطکاک رخ می دهد.

سرمت که ترکیبی از دو نام سرامیک و فلز است و حاوی یک نوع ماده اولیه و یک کاتالیزور است، انرژی اضافی حاصل از اصطکاک گرما و فشار را صرف تشکیل سطحی جدید بر روی قطعات می کند. فرایند احیاگری به محض آنکه شکل هندسی قطعه(یا قطعات دستگاه) ترمیم شده و به شکل اولیه بازگردد،پایان می یابد. با انجام عملیات احیاگری قطعاتی که در تماس با یکدیگر هستند با هم کاملاً انطباق می یابد. پس از احیاگری سطوح قطعات به مانند شیشه صیقلی می گردد.ضخامت این لایه های باز سازی شده بر روی قطعات فرسوده پمپها چند میکرون، در مورد موتور خودروها تا دهها میکرون و بر روی چرخ دنده ها تا صدها میکرون می رسد.

طبقه بندی:

سرمت ها می توانند بر طبق اجزاء دیرگدازشان طبقه بندی شوند. در این سیستم، رده های اصلی سرمت ها با حضور شش جزء مشخص می شود.

کاربیدها، کربونیتریدها،نیتریدها،اکسیدها،بوریدها و انواع مواد کربن دار.

فاز چسباننده ی فلزی می تواند از عناصر گوناگونی تشکیل شود، به صورت تنها و یا بصورت ترکیبی، مانند نیکل،کبالت،آهن،کروم،مولیبدن و تنگستن؛همچنین می تواند شامل دیگر فلزات نیز مانند فولاد زنگ نزن، سوپر آلیاژها،تیتانیم،زیرکونیوم یا بعضی از آلیاژهای با نقطه ذوب پائین مس یا آلومینیوم نیز باشد. حجم کل فاز چسباننده تماماً به خواص مورد نظر و استفاده نهایی مورد نظر از ماده بستگی دارد. این حجم می تواند از 15 تا 85 درصد باشد، اما برای کاربردهای ابزار برش، بطورکلی،کمتر از نصف از مقدار کل نگهداشته می شود(برای مثال 10 تا 15 درصد از درصد وزنی)اتصال(پیوند) فلزی برای هر سرمت به منظور رسیدن به ساختار و خواص مورد نظر برای کاربردی خاص،انتخاب می شود.گروه فلزات آهنی و آلیاژهای آنها در طبقه ی فلزات سخت کاربید تنگستن سمانته شده غالب هستند؛نیکل و به میزان کمتر کبالت و آهن ترکیبات مطلوب را برای سختی بالا و چکش خواری خوب دارا می باشند.

با تمام این احوال، ماده چسباننده برای یک سرمت می تواند از گروهی از فلزات واکنش پذیر انتخاب شود مانند تیتانیم یا زیرکونیوم و یا می تواند از یک سری از فلزات دیرگداز که شامل کروم،نیوبیوم،مولیبدن و تنگستن می باشد، انتخاب شود. فلزات و آلیاژهای کمتر ذوب شونده و در درجه اول آنهایی که بر پایه ی مس و آلومینیوم می باشند.از لیست چسباننده ها و از انتهای مقیاس حرارتی آن خارج هستند. با این وجود اغلب آلومینیوم در کامپوزیت های با زمینه فلزی وجود دارد.

تكنيك هاي ساخت وتولید سرمت

مقدمه

روش های استفاده شده برای آماده سازی پودر، شکل دادن، حرارت دادن یا زینترینگ و عملیات شکل دهی سرمت ها بسیار شبیه به سرامیک و فرایندهای متالوژی پودر([1](P/M است.

شکل1، یک نمودار از روش های متالورژی پودر( (P/M قابل استفاده مختلف برای سرمت ها است. جدول 2 ویژگی های نسبی روش های تشکیل دهنده ی اصلی را که در تولید پایه ی کاربید و بیشتر دیگر انواع سرمت ها بکار می رود، خلاصه کرده است. فرایندهای اصلی شکل دهی سرد(آهنگری سرد) و زینترینگ، زینترینگ فشاری و تراوش(در متالوروژی به کشیده شدن فلز مایع به داخل خلل و فرج فلز دیگر توسط نیروهای پیوستگی گفته می شود) می باشند. فرایند فشار کاری سرد شامل فشرده سازی به روش تمام محوره ی هم فشار و نیز فشار تک محوره می شود. ترکیبات پودری در فشار 35 تا 100 مگاپیکسل (14/5 ksi تا 5) فشرده می شوند.روش اصلی شامل فشار دادن پودری است که با واکس روغن کاری شده(البته به روش خشک) در قالب های فلزی محکم با دو صفحه ی پرس کننده ی رو به روی هم،برای میله های دراز یا لوله ها با سطح مقطع یکسان، این قالب ها توسط روش اکستروژن که ذرات پودر در چسب یا واکس آلی مناسب قرار داده شده اند،استفاده می شوند. برای ساخت شکل های پیچیده بزرگ، پودر خشک در قالب قابل انعطاف قرار داده می شود و از همه ی جهات با فشار هیدرواستاتیک ناشی از یک سیلندر فولادی تقویت شده و محکم بسته شده، فشرده می شود.

انواع سرمت ها وکاربردهای آن:

  سرمت های اکسیدی

  مقدمه

این طبقه از موادی حاوی سرامیک اکسیدی و اجزاء فلزی در یک مقیاس میکروسکوپی می‌باشد. از این رو به خوبی در معنای کلمه ی سرمت جای می گیرد. بیشتر از اکثر مخلوط های مکانیکی با ترکیب اجزای درون شبکه ای و فازهای فلزی، سرمت های اکسیدی، بطور منفی با مقاومت ضعیف در مقابل شوک حرارتی و تافنس شکست نا کافی که مفید بودن این ماده را در بسیاری از جاهای دارای دماهای بالا و تنش های دینامیکی محدود می کند، تأثیر می پذیرند. با این وجود، بعضی از این مواد دارای مقاومت خوبی در مقابل اکسید شدن یا خوردگی در دماهای بالا می باشند، و بقیه نیز خواص فیزیکی بی نظیری همانند شکافت هسته ای از خود نشان می دهند. بطور کلی سرمت های اکسیدی می توانند برای تحمل تنش های ناشی از دمای بالا حتی بیشتر از آنچه توسط سرامیک های اکسیدی غیر فلزی تحمل می شود، تولید شوند. در حدود نیم دو جین از سرمت‌های فلز- سرامیک اکسیدی تولید شده است که بعضی از آنها در صنعت استفاده شده اند. بطور کلی، این سرمت ها، با آلیاژهایی که با پراکندگی اکسید مقاوم شده اند و یک جزء سرامیکی دارند که از نظر اهمیت، زبرتر است، فرق دارند. همچنین در بیشتر این سرمت ها بخش اکسیدی بطور قابل توجهی بیشتر از مواد مقاوم شده توسط پراکندگی اکسید می باشند.

 سرمت های اکسید- سیلیکون:

ترکیب کلاسیکی از سرامیک و فلز می تواند در مواد فلزی اصطکاکی یافت شود که در این مواد سرامیک فاز سخت را تشکیل می دهد. گیره های ماشین صنعتی و ترمزهای با عمر طولانی که هر دو در هواپیماها نیز یافت می شوند بزرگترین زمینه ی کاربرد این مواد می باشند. فاز سرامیک دانه های نسبتاً زبر SiO₂ (برای مثال 200 مش) می باشند که بعضی وقتها به آنها Al₂O₃ نیز اضافه می شود؛ و میزان آنها 2 تا7  درصد از حجم ماده است. زمینه ی فلزی از برنج یا برنز تشکیل شده و معمولاً می تواند حاوی آهن و سرب نیز باشد. همه ی مواد مقداری گرافیت دارند که مقداری روانکاری انجام می دهد. تکنیک های P/M مرسوم، مانند زینتر کردن فشاری، برای ساخت مواد اصطکاکی بکار می روند که این مواد به شکل دیسک هایی می باشند که در فنجان ها یا صفحات اتصالی خاصی جای می گیرند و یا به شکل نوارهایی که مستقیماً به ساختمان فولاد محافظ می‌چسبند.

 سرمت های اکسید آلومینیوم:

در این نوع از سرمت، سرامیک فاز غالب است و فلز فقط به عنوان چسباننده عمل می کند.      سرمت های اکسید آلومینیوم در سرمت های برشکاری برای عملیات ماشینکاری بسیار سریع با براده برداری سبک استفاده می شوند. اکسید تا حد بسیار ریز آسیاب می شود(معمولاً فقط 1 تا 3 میکرومتر) و سپس با پودر نیکل مخلوط شده و با هم آسیاب می شوند. به دلیل اینکه فاز چسب ندرتاً از 5 تا 10 درصد تجاوز می کند، سرمت پس از پرسکاری و زینترینگ بسیار شکننده است، و روانکاری فشاری و چسب های آلی برای سهولت عملیات مورد نیاز می باشد زینترینگ در هیدروژن خشک، در نیتروژن خشک و یا ترجیحاً در خلأ و در دمای حدوداً 1450 تا 1550 درجه ی سانتیگراد(2640 تا 2820 درجه ی فاز نهایت) انجام می گیرد. خاتمه ی عملیات، ظریف است. نوع دیگری از سرمت اکسید آلومینیوم در گذشته برای دمای بالا و کاربردهای مقاوم در برابر حرارت مانند اجزاء کوره، نگهدارنده های شعله ی جت، دهانه ی ظروف ذوب، میله ها و بست های محافظ آتش استفاده شده است.

این کاربردها فقط با موفقیت تجاری محدود در طول سالیان مواجه شدند. این موارد از آرایش های پیچیده با درصد کمی از TiO₂ به شکل فاز سرامیک و با جایگزینی حدود یک پنجم فلز کروم با مولیبدن به عنوان زمینه ی چسباننده ساخته شده اند. با این همه یک آرایش مشابه ولی کمتر پیچیده  برای تولید لوله های حفاظتی ترموکوپل استفاده شده است که از یک جامد منبسط شونده تشکیل می شود. لوله ها از سرمت دوگانه 77 درصد کروم و 23 درصد Al­₂O₃ ساخته می شوند. محصول استاندارد لوله ای باید قطر خارجی 22 میلی متر(876 اینچ) و قطر داخلی 16 میلیمتر(0.625 اینچ) داشته باشد؛ که از یک انتها با طول 910 میلیمتر(36 اینچ) بسته می باشد. دیگر لوله های تولیدی تا 75 میلیمتر قطر(3 اینچ) و 600 میلیمتر طول(24 اینچ) در همه جا موجودند.

در ساخت این لوله ها، مخلوط پودر تا اندازه ی ذرات در حدود 10 میکرومتر ساییده می شود. بصورت یک جا قالبگیری دوغابی، فشارش سرد با فشارش هیدرواستاتیک که در دمای بالای زینترینگ در 1560 تا 1700 درجه سانتیگراد(2840 تا 3090 درجه ی فاز نهایت) صورت می گیرد انجام می شوند. جو کوره هیدروژن بسیار خالص است که شامل مقادیری کنترل شده از بخار آب برای اکسید شدن سطحی ذرات کروم می باشد. انتشار اکسید کروم در آلومینا یک محلول جامد در مناطق تماس تشکیل می دهد که نتیجه ی آن ایجاد تماس قوی بین دانه هاست. بعضی از خواص، این نوع از سرمت در جدول 4 آورده شده است. شکل 19 اثر دما را بر مقاومت گسیختگی عرض، استحکام کششی و مقاومت گسیختگی- فشاری در سرمت های اکسید آلومینیوم نشان می دهد.

میزان کروم تاثیرزیاد و مهمی درمقاومت در برابر خزش این سرمت ها در دمای 1380 تا 1530 درجه ی سانتیگراد(2515 تا 2785 درجه ی سانتیگراد فاز نهایت) می شود. با حجم بالاتر از 25 درصدکروم، Al₂O₃ یک زمینه عالی تشکیل می دهد و کروم عمدتاً توزیع فاز آن بصورت منظم و از روی آمار می باشد. برای غلظت های بالاتر کروم، شبکه ای از فلز شکل می گیرد که در حجم 50 درصد کاملاً پیوسته است بنابراین برتری مقاومت خزشی Al₂O₃  با تشکیل و تکمیل شبکه ی فلزی از بین می رود.

بسیاری از فلزات در آزمایش ها با Al₂O₃ جفت شدند، با این هدف که مواد سرمتی که در دماهای بالا توان کار کردن داشته باشد و خواص مهندسی قابل قبولی ارائه دهد ایجاد شود.

فلزاتی که در این تحقیق استفاده شده اند شامل نیکل، کبالت، آهن، مولیبدن، تنگستن، مس و نقره می باشند؛ کوشش اصلی مستقیماً برای فهم بهتر مکانیزم اتصال بود. با این وجود هیچ کدام از این ترکیبات به تحقیق تجاری دست نیافتند. نهایتاً مواد قابل توجهی در زمینه ی آلومینیوم به عنوان فلز زمینه برای Al₂O₃  و بعضی از روش های ساخت ایجاد شد؛ مانند اتصال حالت جامد و واکنش تراوشی که برای تولید مشخصات پیچیده و همگن در ساختارهای ورقه ای شکل استفاده شده است. به دلیل اینکه آلومینیوم فاز غالب است و Al₂O₃  به عنوان بخش تقویت کننده بکار می رود، این مواد باید به عنوان مواد مرکب زمینه- فلز طبقه بندی شوند.

سرمت های اکسید منیزیم:

کروم به عنوان فاز فلزی در سرمت های با پایه ی منیزیم استفاده می شده است. نتایج آزمایشات با نسبت های مختلف فلز- سرامیک در مقاله های علمی گزارش شده است، که در آنها میزان اکسید منیزیم (MgO) از 50 درصد حجم تا 6 درصد حجم متغیر بوده است. هیچ کدام از این آرایش ها خواصی به مطلوبی سرمتAl₂O₃  از خود نشان نداده اند. هر چند که در سیستم     MgO-Cr یک محصول میان مرحله ای واکنش(یک اسپینل(بلور معدنی بسیار سخت) MgO.Cr₂O₃) بین فازهای فلزی و سرامیکی مشاهده شد. ماده ای حاوی 6 درصد MgO قابل اکسترود شدن است و الانگیشن به اندازه 10 درصد یا بیشتر در دمای اتاق و پس از عمل زینترینگ مخلوط پودر اکسترود شده دارد. استحکام های تسلیم و کششی در حدود 200 و 350 مگاپاسکال( 30 , 50ksi) در دماهای تا 600 درجه ی سانتیگراد(1100 درجه ی فاز نهایت) می باشند، ولی در دماهای بالاتر این استحکام‌ها کاهش می یابند. این خواص مقاومتی می توانند در مقادیر بالاتری از دما مثلاً در حدود 1000 درجه ی سانتیگراد(1800 درجه ی فاز نهایت) باقی بمانند در صورتیکه کروم با میزان کمی(برای مثال 1 درصد) از نیوبیوم آلیاژ شود. هر چند که این عمل شکل پذیری و چکش خواری را کاهش می دهد مقدار الانگیشن قابل اندازه گیری در دمای اتاق در حجم 30 درصد از کروم یافت شد که بر اثر فشرده سازی هیدرواستاتیک مخلوط پودر درشت و زینترینگ در دمای 1600 درجه ی سانتیگراد(2900 درجه ی فاز نهایت) ایجاد می شود.

متأسفانه در صورتی که این ماده که به شدت دیرگداز است در هوا تحت حرارت بالای 1100 الی 1200 درجه ی سانتیگراد(2000 تا 2200 درجه ی فاز نهایت) قرار گیرد، تشکیل نیترید می دهد؛ و همین عامل سبب می شود که این سرمت به سرعت شکل پذیری خود را از دست بدهد.

نیکل، آهن، کبالت و آلیاژهای این فلزات با کروم برای استفاده در سرمت های با پایه ی MgO مصرف می شوند. به ویژه سرمت های MgO-CO خواص الکتریکی و مکانیکی خوبی در گستره ی وسیعی از آرایش ها ارائه می دهند. برای مثال مقاومت گسیختگی فشاری در 850 درجه ی سانتیگراد(1560 درجه ی فاز نهایت) برای مدت 100 ساعت و برای سرمتی با 50 درصد وزنی کبالت، می تواند به حداکثر میزان 77 مگاپاسکال برسد. با وجود فاز فلزی پیوسته ی این ماده(تقریباً 30 درصد حجم) این سرمت یک عایق است. هیچ تغییر ناگهانی در مقاومت همانند کم و زیاد شدن مقاومت الکتریکی در ماده رخ نمی دهد.

 سرمت های اکسید بریلیوم:

بر طبق نظر “Ryshkewitch“ سرمت های بریلیومی که دارای اتصال تنگستن می باشند دارای مقاومت در مقابل شوک حرارتی بهتر هستند و در دماهای بالاتر از مواد کروم-آلومینا نرمتر می باشند. این مواد با موفقیت به عنوان بوته های ریخته گری استفاده شدند و نیز برای گلوی ورودی نازل(افشانه) موشک نیز به کار رفته اند. همچنین “Ryshkewitch“ برای ترکیبی از بریلیا با 50 درصد حجمی فلز بریلیوم، استفاده برای عایق های حرارتی دمای بالا و مخروط های جلو برنده برای دستگاه های برنده را در نظر گرفت، با وجود اینکه این مواد شکننده و سمی می باشند.

 سرمت های اکسید زیرکونیوم:

زیرکونیا سرامیک دیگری است که می تواند برای بدست آوردن دیرگدازهای مفید به فلز متصل شود. حتی هنگامی که با مقادیر کمی از فلز مانند 5 تا 15 درصد تیتانیم، می تواند مواد مقاوم در برابر شوک حرارتی و محکم تولید کند. این مواد برای کاربردهایی نظیر بوته های ریخته گری برای ذوب فلزات کمیاب و واکنش دهنده مناسب می باشند. در صورتی که این اکسید مولیبدن ترکیب شود، سرمت حاصله دارای مقاومت در برابر پوسیدگی عالی در برابر فولاد ذوب شده، مقاومت در برابر حرارت های بالای عالی و حساسیت اندک به شوک حرارتی می باشد؛ به ویژه هنگامی که میزان فلز تقریباً 50 درصد حجم باشد. کاربردهای آن شامل پوشش های ترموکوپل برای اندازه گیری فلزات ذوب شده و قالب های اکستروژن مورد استفاده در شکل دهی فلزات غیر آهنی نیز می شود. سرمت های اکسید زیرکونیوم با مقدار کمی بیشتر سرامیک، مانند 60 درصد حجم، برای استفاده در بخش های مقاوم در مقابل سائیدگی مناسب می باشد.

خانه

  سرمت های اکسید توریوم:

“Cronin“ مواد سرامیک-فلزی را توضیح داده است که میزان بسیار اندک توریا (اکسید بسیار پایدار توریوم با ضریب انبساط حرارتی زیاد و قابلیت هدایت حرارتی کم) با مولیبدن یا تنگستن ترکیب شده تا تعدادی از محصولات مورد استفاده در صنایع الکترونیکی را ایجاد کنند. عملیات P/M اصلی که بر روی پودرهای فلزی و اکسید انجام می گیرد شامل سرند کردن از میان سرند 325 مش، توزین، مخلوط سازی خشک، فشرده سازی، زینترینگ در اتمسفر کاهش داده شده(در 2000 درجه ی سانتیگراد، 3630 درجه ی فاز نهایت برای مولیبدن، و در دمای تقریباً بالاتری برای تنگستن) و ماشینکاری نهایی برای مشخص کردن اندازه ها و اختلافات، می باشد. این محصولات حالت استوانه ها و پوشش های دستگاه مگنترون ضربه ای پر قدرت را که می تواند چندین میلیون وات تحویل دهد را به خود می گیرند. آنها به شکل، دیسک های ساده برای استفاده در لوله های بسته ی تخلیه الکترونی(کلیسترون:لامپ الکترونی تخلیه شده در دستگاه های مایکروویو و نوسان ساز)، لوله های برگشت موج و تفنگ های با هدف خاص ساخته می شوند. در بعضی از کاربردهای با ولتاژ بالا، کاتدهای انتشار ترمیونیک(انتشار الکترون ها تحت تأثیر گرما) در گستره ی وسیعی از دما(1000 تا 1700 درجه ی سانتیگراد یا 1830 تا 3100 درجه ی فاز نهایت) عمل می کنند، ولی این گسترده برای کاتدهای لوله های معمولی کمتر است(تقریباً 1300 تا 1500 درجه ی سانتیگراد یا 2370 تا 2730 درجه ی فاز نهایت). به دلیل اینکه ThO₂ در فلز دیرگداز به صورت پراکنده و به شکل فاز اندک ذرات ریز که به ندرت از 4 تا 5 درصد حجم تجاوز می کند حضور دارد، مواد درون سرمت معمولاً به صورت آلیاژ نوع پراکنده وجود دارند.

نمونه ای از منابع لاتین

• 15- M. Humenik, Jr. and T.J. Whalen, Physiochemical Aspects of Cermets, in Cermets, Reinhold, 1960, p 6-46.
• 16- C. G. Goetzel, Titanium Carbide- Metal Infiltrated Cermets, in Cermets, Reinhold, 1960, p 130-146.
• 17- L.J. Cronin, Refractory Cermets, Am. Ceram. Soc. Bull., Vol 30, 1951, p 234-238.
• 18- L.J. Cronin, Electronic Refractory Cermets, in Cermets, Reinhold, 1960, p 158-166.
• 19- A.N. Holden, Dispersion Fuel Elements, Gordon & Breach, 1967, p 80-91, 152-167.
• 20- P. Loewenstein, P.D. Corzine, and J. Wong, Nuclear Reactor Fuel Elements, Interscience, 1962, p 393-394, 396-398.
• 21- L.E. Murr, A.W. Hare, and N.G. Eror, Metal-Matrix High- Temperature Superconductor, Adv. Mater. Process. Vol 132(No. 4), Oct 1987, p 36-44.
•  22- J. Wambold, Properties of Titanium Carbide- Metal Compositions, in Cermets, Reinhold, 1960, p 122-129.
• 23- G.C. Deutsch, The Use of Cermets as Gas-Turbine Blading, in High-Temperature Materials, John Wiley, 1959, p 190-204.
• 24- H.W. Lavendal and C.G. Goetzel, Recent Advances in Infiltrated Titanium Carbides, in High Temperature Materials, John Wiley, 1959, p 140-154.
• 25- M. Epner and E. Gregory, Titanium Carbide-Steel Cermets, in Cermets, Reinhold, 1960, p 146-149.