สมัครสมาชิกวันนี้

  • Silver
  • สมาชิกระดับ Silver
  • ฟรี
  • สามารถเข้าถึงข้อมูลข่าวสารขั้นพื้นฐานได้
  • ข้อมูลผู้ประกอบการต่างประเทศ
  • ข้อมูลสถิติในประเทศและต่างประเทศ
  • มาตรการทางการค้าระหว่างประเทศ
  • กฎ ระเบียบ นโยบายในประเทศ
  • เทคโนโลยี และงานวิจัย
  • สมัครสมาชิก

        สมบัติทางกลของเซรามิก (Mechanical Characteristic of Ceramic)
        โดยทั่วไปเซรามิกมีสมบัติเปราะ และค่าความต้านทานแรงดึง (tensile strength) ก็จะแตกต่าง กันมากกล่าวคือ มีค่าตั้งแต่ต่ำกว่า 100 psi (0.69 MPa) จนถึงค่าสูงประมาณ 106 psi (7 x 103 MPa) อาทิเช่น Al2O3 ที่ถูกเตรียมในสภาวะที่ควบถูกคุมอย่างระมัดระวังนอกจากนี้แล้ว วัสดุเซรามิกยังมีค่า ความต้านทานแรงอัด(compressive strength) แตกต่างกับค่าความต้านทานแรงดึงอย่างมากกล่าวคือ มีค่าสูงกว่า ความต้านทานแรงดึงประมาณ 5 – 10 เท่า ดังแสดงในตาราง และเนื่องจากพันธะระหว่างอะตอมหรือไอออนภายในโครงสร้างของเซรามิกเป็นพันธะแบบไอออนิก-โคเวเลนต์ดังนั้นวัสดุเซรามิกหลายชนิดจึงมักจะแข็งและมีค่าความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยแตก (fracture toughness) ที่ต่ำอย่างไรก็ตามก็มีวัสดุเซรามิกบางชนิดที่มีความอ่อนง่ายต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเช่น plasticized clay เนื่องจากพันธะระหว่างชั้นเป็นพันธะแบบอ่อน

 

       สมบัติเชิงกลของเซรามิกวิศวกรรม

 

วัสดุ
ความหนาแน่น g/cm3
Compressive Strength
Tentile Strength
Flexural Strength
Fracture Strangth
MPa
kai
MPa
kai
MPa
kai
MPa
kai
Al2O3 (99%)
3.85
2585
375
207
30
345
50
4
3.63
Si3N4(hot-pressed)
3.19
3450
500
-
-
690
100
6.6
5.99
Si3N4(reaction-bonded)
2.8
770
112
-
-
255
37
3.6
3.27
SiC (sintered)
3.1
3860
560
170
25
550
80
4
3.63
ZrO2, 9% MgO (partially stabilized)
5.5
1860
270
-
-
690
100
8+
7.26+

 

       ปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อความแข็งแรงของเซรามิก
       1. ความบกพร่องหรือความผิดปกติในโครงสร้าง (structural defects) อาทิเช่นรอยแตกร้าวที่ อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการแต่งผิว รูพรุน (porosity) สิ่งแปลกปลอมเกรนที่มีขนาดใหญ่ เป็นต้นความบกพร่องเหล่านี้จะมีผลทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเซรามิกลดลงกล่าวคือเมื่อมีรูพรุน หรือรอยแตกร้าวเกิดขึ้นที่บริเวณนั้นจะมีความเค้นสะสมเกิดขึ้นมากทำให้วัสดุถูกทำลายได้ง่ายแต่ถ้าวัสดุนั้นไม่มีรูพรุน รอยแตกร้าว ความแข็งแรงของวัสดุจะขึ้นกับขนาดของเกรนวัสดุที่มีเกรนมีขนาด เล็ก จะมีความแข็งแรงมากกว่าวัสดุที่มีเกรนขนาดใหญ่

       2. องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และสภาพพื้นผิว

       3. อุณหภูมิและสิ่งแวดล้อม รวมทั้งระดับความเค้นในวัสดุ

 

       ความเหนียวของเซรามิก
       เนื่องจากพันธะที่เกิดขึ้นภายในโครงสร้างของเซรามิกเป็นพันธะแบบไอออนิก – โคเวเลนต์ ดังนั้นวัสดุเซรามิกจะมีความเหนียว (toughness) ที่ต่ำมีงานวิจัยมากมายที่พยายามค้นคว้าเพื่อ ปรับปรุง ความเหนียวของเซรามิก อาทิเช่นการทำอัดด้วยความรัอน (hot pressing) และเติม สารเคมีบางชนิดเพื่อให้เกิดพันธะขึ้นการทดสอบความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยแตก (fracture – toughness tests) กับวัสดุเซรามิกเพื่อหาค่า KIC สามารถกระทำได้เช่นเดียวกับที่กระทำในโลหะโดยการทดสอบการดัดงอแบบสี่จุด (four–point bend) เมื่อมีรอยบากบนชิ้นตัวอย่าง

 

       ในปัจจุบันนี้นักวิจัยได้พยายามพัฒนาวัสดุเซรามิกให้มีสมบัติความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยแตกสูงขึ้นและพบว่าการเปลี่ยนแปลงวัฏภาคในเซอร์โคเนียม (zirconia) และถ้าเติมสาร ประกอบออกไซด์ที่ทนไฟบางชนิด (CaO, MgO และ Y2O3) ลงไป ก็จะทำให้ได้เซรามิกที่มีสมบัติ ดังกล่าวอาทิเช่น partially stabilized zirconia (PSZ) ซึ่งประกอบด้วย MgO 9 mol%

 

       ความแข็งของเซรามิก
       เนื่องจากเซรามิกมีความแข็งมากทำให้เราสามารถนำเอาวัสดุเซรามิกมาใช้เป็นวัสดุสำหรับ ขัดสี (abrasive materials) เพื่อตัด บด และขัดถูวัสดุอื่นที่มีความแข็งน้อยกว่า เซรามิกเหล่านี้ได้แก่อลูมิเนียมออกไชด์ (aluminum oxide) และซิลิคอนคาร์ไบด์ (silicon carbide) เซรามิกที่ใช้เป็นวัสดุสำหรับขัดสีจะต้องมีอนุภาคที่แข็งและมีปริมาณรูพรุนที่พอเหมาะเพื่อให้อากาศและของ เหลวไหลผ่านโครงสร้างได้อลูมิเนียมออกไซด์มักจะมีความเหนียวที่สูงกว่าซิลิคอนคาร์ไบด์แต่ ไม่แข็งเท่าดังนั้นซิลิคอนคาร์ไบด์จึงถูกใช้มากกว่า ในขณะเดียวกันเมื่อผสมเซอร์โคเนียมออกไชด์ (zirconium oxide) ลงไป อลูมิเนียมออกไชด์จะทำให้เราได้วัสดุขัดสีมีความแข็งแรงความแข็ง และความคมมากยิ่งขึ้น อาทิเช่น ceramic alloys ที่ประกอบด้วย25 % ZrO2 และ 75% หรือ 40% ZrO2 และ 60% Al2O3 เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีเซรามิกที่ใช้สำหรับขัดสี (abrasive ceramic) ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคือโบรอนไนไตร์ด (boron nitride) ซึ่งมีชื่อทางการค้าว่า Borazon ซึ่งมีความแข็ง เกือบเท่ากับเพชรแต่ทนความร้อนได้ดีกว่าเพชร

 

       ที่มา : วัสดุวิศวกรรม รศ. แม้นอมรสิทธิ์,โลหะวิทยาในงานอุตสาหกรรม ขจรศักดิ ศิริมัย

 

 

 

ศูนย์สารสนเทศยานยนต์

ติดต่อ ศูนย์สารสนเทศยานยนต์ สถาบันยานยนต์

อาคารสำนักพัฒนาอุตสาหกรรมรายสาขา (สพข.) ซ.ตรีมิตร กล้วยน้ำไท ถ.พระรามที่ 4 แขวงคลองเตย เขตคลองเตย กรุงเทพฯ 10110
โทรศัพท์: 0-2712-2414 ต่อ 6443
email : aiu@thaiauto.or.th