خواص، ترکیب و انواع مواد نسوز
به هر ماده ای که نقطه ی ذوبی به صورت غیرطبیعی بالا دارد و ویژگی های ساختاری خود را در دماهای بسیار بالا حفظ میکند، نسوز گفته می شود. مواد نسوز، که به صورت کلی و عمده از سرامیک تشکیل شده اند، غالبا در صنایع متالورژی، شیشه سازی و سرامیک سازی به مقدار زیادی به کار گرفته می شوند. این مواد به شکل های متنوع و مختلفی تولید می شوند تا به عنوان لایه ی داخلی (لاینینگ) کوره های صنعتی، اجاق ها (تنور، آون و...) و دیگر دستگاه هایی که مواد را در دماهای بالا فرآوری میکنند، قرار گیرند.
در این مقاله، خواص حیاتی و مهم دیرگداز های سرامیکی و همینطور مواد اصلی نسوز و کاربردهای آن ها مورد بررسی قرار گرفته اند. در قسمت هایی از مقاله، به روش و تکنیک های فرآوری به کار گرفته شده در مواد نسوز سرامیکی اشاره شده است.
خواص مواد نسوز
به دلیل مقاوت و استحکام بالایی که در پیوندهای شیمیایی اولیه سرامیک ها به نمایش گذاسته شده، این مواد دارای ترکیبات غیرمعمول و با ویژگیهای مفیدی همچون نقطه ذوب بالا و واکنش ناپذیری شیمیایی هستند. این ویژگی آن ها را به عنوان مواد نسوز(refractories) کاربردی و مفید میسازد. (کلمه “refractory” از لغت فرانسوی “réfractaire” به معنای “ذوب بالا” آمده است). خاصیت واکنش ناپذیری شیمیایی در متالورژی و صنعت شیشه سازی، در جایی که کوره ها در معرض مواد مذاب و گازهای بسیار خورنده (فرسایش کننده) هستند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. علاوه بر مقاومت در برابر دما و خردایش، مواد نسوز باید دارای پوشش فیزیکی ویژه ای باشند، و یا مقاومت در برابر سایش داشته باشند و همینطور در برابر شوک های حرارتی مقاوم باشند. شوک حرارتی زمانی که یک شئ به سرعت از دمای بالا سرد می شود رخ میدهد. در این حالت، لایه های سطحی در مقابل لایه های داخلی تر منقبض می شوند و این امر منجر به ایجاد تنش های کششی و گسترش ترک ها می شود. سرامیک ها، علی رغم شکنندگی معروف آن ها، میتوانند با تغییر و تنظیم ریزساختارهایشان (microstructure) در حین فرآوری، به صورت مقاوم در برابر شوک حرارتی ساخته شوند. ریزساختار نسوزهای سرامیکی در مقایسه با ظروف سفالی مانند، ظروف چینی و حتی محصولات رسی با بافت کمتر ریز، مانند آجر، کمی درشت دانهتر هستند. سایز دانه های پرکننده میتواند در مقیاس میلیمتر باشد، این درحالی است که در سرامیک های سفید، اندازه این دانه ها در مقیاس میکرومتر است. علاوه بر این، اکثر محصولات نسوز سرامیکی دارای تخلخل زیادی هستند و حجم زیادی از هوا، در سایز های مختلف در داخل این مواد ترکیب شده است. وجود دانه های بزرگ و منافذ، میتواند موجب کاهش قدرت تحمل بار محصول شود، هرچند از سوی دیگر باعث کند شدن ترک ها و نتیجتا کاهش حساسیت نسبت به شوک های حرارتی گردد. اما، در مواردی که جسم یا ماده نسوز در معرض مواد خورنده قرار گیرد (برای مثال: در کوره های ذوب شیشه)، یک ساختار متخلخل، نامطلوب به شمار میرود. درنتیجه، مواد سرامیکی را میتوان با تراکم بالاتر و با ترکیب منافذ و حفرات کمتری ساخت.
