18 Eyl 2021

Malzemeci Amca

Tüm Mühendislik Ders Notları

Seramiklerin Korozyonu

Seramiklerin diğer malzemelere göre sahip olduğu en büyük avantajlardan birinin korozyon....

Seramiklerin diğer malzemelere göre sahip olduğu en büyük avantajlardan birinin korozyon direnci, yani aşındırıcı ortamlarda kimyasal inertliği olduğu söylenir.

Peki bu her zaman doğru mudur ?

Korozyon genellikle çevresel saldırı nedeniyle mülkün bozulması olarak anlaşılmaktadır. Bu bölümde gösterildiği gibi, seramiklerin hızlı bir şekilde ayrışabileceği bir dizi ortam vardır. Aşağıdaki gibi agresif ortamlarda kullanılabilen güvenilir ve korozyona dayanıklı yapısal seramik veya kısmen seramik malzemelere büyük bir ihtiyaç vardır.

  • gaz türbinleri: silisyum nitrür ve / veya karbür araştırılmaktadır
  • yüksek enerjili akü sistemleri (sodyum-kükürt gibi): beta-alümina araştırılmaktadır
  • ısı eşanjörleri: SiC, kompozitler araştırılıyor seramikler, metaller veya plastikler gibi diğer mühendislik malzemeleri grubuna kıyasla gerçekten çok daha çevre dostu. Yine de, seramiklerin korozyona dayanıklı mühendislik yapısal malzemeleri olarak potansiyeli, tam olarak gerçekleşmekten çok uzaktır:
  • yapısal seramik bileşenlerin mekanik olarak güvenilmezliği
  • kırılgan malzemeler ile zor tasarım
  • bilgi eksikliği ve seramiklerin standardizasyonu
  • sünek olmayan malzemeler kullanmak için insan isteksizliği

Seramiklerin korozyonu göz önüne alındığında özel önem taşıyan konular:

  • Birçok seramiğin aşındırıcı bir sıvı ile ıslanmaya karşı direnci değerli bir özelliktir.

Bir sıvı bir seramiği ıslatmazsa çok az korozyon beklenir. Bu nedenle, örneğin, born nitrür (BN) ve grafit, eriyiklerin işlenmesinde ve silikat camların son derece aşındırıcı erimeleri de dahil olmak üzere yararlıdır. BN ve grafit bu sıvılar tarafından ıslatılmaz.

  • Reaksiyon ürününün korozif ortamda (sıvı) çözünürlüğü korozyon derecesi için kritik öneme sahiptir. Reaksiyon bariyerleri korozyonu oluşturabilir ve önleyebilir. Bazı örnekler silisyum karbür veya nitrür üzerinde silika ve Al üzerinde alüminadır. Öte yandan, reaksiyon ürününün sürekli çözünmesi, erimiş KOH’DAKİ Al2O3 gibi küçük kimyasal itici güçlerde bile korozyona neden olabilir ve devam edebilir.
  • Seramiğin büyük bir bileşeni belirli bir aşındırıcı ortama dirençli olsa bile, küçük bir faz (özellikle stres altında bir tane sınır fazı) korozyona uğrayabilir (süzülebilir), bu da bileşenin genel arızasına neden olabilir. Bazı örnekler şunlardır:

Suda alümina, nerede tahıl sınır camsı (silikat) tercihli saldırı) fazlar oluşur.

Sic, alkaliler veya erimiş metaller ile reaksiyona giren serbest Si’nin tercihli saldırısı.

Nonoksitlerdeki oksit tane sınır fazları (BN’DE B2O3, Si3n4’te silikatlar ve SiC) suya duyarlıdır.

Seramik, onunla birleşebilen ve düşük erime noktalı sıvılar oluşturabilen (yani, ortam sıcaklığının altında ötektik bir nokta ile) bir madde ile temas ettiğinde ciddi korozyon meydana gelir.

Yukarıdaki durumun bir örneği, refrakterlerle temas eden metalurjik cüruftan oluşan bir sistemdir. Reaksiyon termodinamik olarak mümkün ise, refrakter cüruf tarafından ıslatılırsa korozyon dramatik bir oranda ilerleyecektir.