서멧

Cermet
갑옷 천공 탄약 재료는 텅스텐 탄화물 » 탄약을 참조하십시오.

서멧은 세라믹(세라믹)과 금속(메트) 재료로 이루어진 복합재료입니다.

서멧은 고온 저항이나 경도 등의 세라믹과 소성 변형 등의 금속의 매력적인 특성을 조합할 수 있다.금속은 산화물, 붕화물 또는 탄화물의 결합제로 사용됩니다.일반적으로 사용되는 금속 원소는 니켈, 몰리브덴, 코발트이다.재료의 물리적 구조에 따라 서멧은 금속 매트릭스 복합 재료일 수도 있지만 서멧은 보통 부피 기준 20% 미만의 금속입니다.

서멧은 저항기(특히 전위차계), 캐패시터 및 고온에 노출될 수 있는 기타 전자 부품 제조에 사용됩니다.

서멧은 마모 및 부식 특성이 뛰어나 톱 및 기타 납땜 공구에 텅스텐 카바이드 대신 사용됩니다.질화티타늄(TiN), 탄화티타늄(TiCN), 탄화티타늄(TiC) 등은 적절히 준비되면 텅스텐 탄화물처럼 납땜할 수 있지만 연마 중에는 특별한 취급이 필요합니다.

MAX 단계의 복합 재료, 알루미늄 또는 티타늄 합금과 함께 새롭게 부상하는 3원 탄화물 또는 질화물은 일반적으로 금속과 관련된 연성 및 파괴 인성과 함께 세라믹의 경도 및 압축 강도 측면에서 바람직한 특성을 나타내는 고부가가치 재료로 2006년부터 연구되어 왔다.알루미늄-MAX 상복합재를 [1]포함한 이러한 서멧 재료는 자동차 [2][1]및 항공우주 분야에서 잠재적으로 사용될 수 있습니다.

어떤 종류의 서멧은 또한 알루미늄이나 다른 금속과 같은 전통적인 우주선 재료보다 훨씬 더 효과적으로 마이크로메토로이드와 궤도 파편의 빠른 속도 충격에 저항하기 때문에 우주선 차폐로 사용될 것으로 고려되고 있다.

이력[3]

제2차 세계대전 후 고온·고내응력 소재를 개발할 필요성이 명확해졌다.전쟁 중에, 독일 과학자들은 합금의 대체물로 산화물 베이스 서멧을 개발했다.그들은 새로운 제트 엔진의 고온 부분과 고온 터빈 블레이드에 이것을 사용하는 것을 보았다.오늘날 세라믹은 열에 강한 챔버를 제공하기 때문에 제트 엔진의 결합 부분에 일상적으로 구현됩니다.세라믹 터빈 블레이드도 개발되었습니다.이 블레이드는 강철보다 가볍고 블레이드 어셈블리의 가속력이 향상됩니다.

미 공군은 재료 기술에서 가능성을 발견했고 미국의 다양한 연구 프로그램의 주요 후원자 중 하나가 되었다.가장 먼저 연구한 대학들 중 일부는 오하이오 주립 대학교, 일리노이 대학교, 그리고 럿거스 대학교였다.

서멧이라는 단어는 실제로 미 공군에 의해 만들어진 것으로, 금속과 세라믹의 두 가지 재료의 결합이라는 아이디어입니다.금속의 기본적인 물리적 특성은 연성, 고강도 및 고열 전도율을 포함합니다.세라믹은 높은 녹는점, 화학적 안정성, 특히 내산화성과 같은 기본적인 물리적 특성을 가지고 있습니다.

최초로 개발된 세라믹 금속 재료는 세라믹 부품으로 산화마그네슘(MgO), 산화베릴륨(BeO), 산화알루미늄(AlO23)을 사용했습니다.고응력 파열 강도에 대한 강조는 약 980°[4]C였다.오하이오 주립 대학교는 약 1200°C의 높은 응력 파열 강도를 가진 AlO 기반 서멧을 최초로 개발했다23.미국 펜실베이니아주 라트로브에 본사를 둔 금속 가공 및 공구 회사인 Kennametal은 980°C에서 19메가파스칼(2,800psi)의 강도와 100시간의 응력 대 파괴 강도를 가진 최초의 티타늄 카바이드 서멧을 개발했습니다.제트 엔진은 이 온도에서 작동하며 이러한 재료를 부품에 사용하기 위해 추가 연구가 이루어졌습니다.

이러한 세라믹 금속 복합재 제조의 품질 관리는 표준화하기가 어려웠다.생산은 소량 배치로 유지되어야 했고, 이러한 배치 내에서 특성은 매우 다양했습니다.재료의 고장은 보통 가공 중에 핵이 검출되지 않은 결함의 결과였다.

1950년대의 기존 기술은 제트 엔진의 한계에 다다랐고, 더 이상 개선될 수 없었다.그 후 엔진 제조업체들은 세라믹 금속 엔진 개발을 꺼렸다.1960년대에 질화규소와 탄화규소가 더 자세히 조사되면서 관심이 다시 높아졌다.두 재료 모두 내열 충격성, 고강도 및 중간 정도의 열 전도성을 가지고 있었습니다.

1966년[5] Beckman Instruments의 Helipot Division Cermet 프로덕션

  • 1. Steatite Ingredients Being Weighed

    1. 스테아타이트 성분 측정

  • 2. Steatite Granulation Process

    2. 스테아타이트 제립법

  • 3. Steatite Chip Pressing

    3. Steatite 칩 프레스

  • 4. High Temperature Firing of Steatite Chip

    4. 스테아타이트 칩의 고온소성

  • 5. Beckman Model 61 Potentiometer (Cermet Screening)

    5. 베크만 모델 61 전위차계(서멧 스크리닝)

  • 6. Final Firing of Cermet

    6. Cermet의 최종 발화

  • 7. Checking electrical resistance

    7. 전기저항 확인

  • 8. Final Assembly

    8. 최종 조립

적용들

세라믹-금속 조인트 및 씰

서멧은 세라믹-금속 접합 용도로 처음 광범위하게 사용되었습니다.진공관 건설은 전자 산업이 그러한 씰을 채택하고 개발하면서 최초의 중요한 시스템 중 하나였다.독일 과학자들은 유리 대신 세라믹스를 사용해 성능과 신뢰성이 향상된 진공관을 생산할 수 있다는 것을 알아냈다.세라믹 튜브는 더 높은 온도에서 가스를 방출할 수 있습니다.세라믹 튜브는 고온 씰로 인해 유리 튜브보다 높은 온도에 견딜 수 있습니다.세라믹 튜브는 유리 [6]튜브보다 기계적으로 강하고 열 충격에 덜 민감합니다.오늘날 서멧 진공관 코팅은 태양열 온수 시스템의 핵심으로 입증되었습니다.

세라믹-금속 메카니컬 씰도 사용되었습니다.전통적으로 그것들은 화학, 핵 또는 열전자 에너지를 전기로 변환하는 연료 전지 및 기타 장치에 사용되어 왔다.세라믹-금속 씰은 부식성 액체 금속 [6]증기에서 작동하도록 설계된 터빈 구동 발전기의 전기 섹션을 격리하는 데 필요합니다.

바이오세라믹스

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바이오세라믹스는 바이오메디컬 재료에서 광범위한 역할을 한다.이러한 소재의 개발과 제조 기술의 다양성은 인체에서 사용할 수 있는 응용 분야를 넓혔다.금속제 임플란트, 폴리머 성분이 있는 복합재료, 또는 다공질 네트워크상의 얇은 층의 형태를 취할 수 있습니다.이러한 물질들은 여러 가지 이유로 인체 내에서 잘 작용한다.불활성이며 재흡수가 가능하고 활동적이기 때문에 물질은 변하지 않고 체내에 남아 있을 수 있습니다.그들은 또한 녹아서 생리학적 과정에 적극적으로 참여할 수 있는데, 예를 들어, 골격 구조와 화학적으로 유사한 물질인 히드록시라파타이트가 골격으로 통합되고 골격 성장을 도울 수 있을 때 그렇습니다.바이오세라믹스에 사용되는 일반적인 재료는 알루미나, 지르코니아, 인산칼슘, 유리 세라믹스 및 열분해탄소이다.

바이오세라믹스의 중요한 사용 중 하나는 고관절 치환 수술이다.고관절을 대체하기 위해 사용된 재료는 보통 티타늄과 같은 금속이었고, 고관절 소켓은 보통 플라스틱으로 안감이 되어 있었다.다축 볼은 튼튼한 금속 볼이었지만 결국 더 오래 지속되는 세라믹 볼로 대체되었습니다.이를 통해 인공 엉덩이 소켓의 플라스틱 라이닝에 대한 금속 벽과 관련된 거칠기를 줄일 수 있었습니다.세라믹 임플란트의 사용은 고관절 교체 [7]부위의 수명을 연장시켰다.

치과에서 치과용 서멧은 충전재나 보형물의 재료로 사용되기도 한다.

교통.

세라믹 부품은 브레이크 및 클러치의 마찰재로 [6]금속 부품과 함께 사용되어 왔습니다.

전기 히터

서멧은 전기 저항 히터에서 발열체로 사용됩니다.하나의 공법은 잉크로 배합된 서멧 재료로 시작하여 기판에 인쇄하여 열처리한다.이 기술을 사용하면 복잡한 형태의 발열 소자를 만들 수 있습니다.서멧 가열 소자의 적용 예로는 서모스탯 히터, 병 멸균용 열원, 커피 카라페 워머, 오븐 제어용 히터 및 레이저 프린터 퓨저 [8]히터가 있습니다.

기타 응용 프로그램

미국 육군과 영국 육군은 서멧 개발에 대해 광범위한 연구를 해왔다.여기에는 군인들을 위한 경량 세라믹 발사체 방어 갑옷과 초밤 갑옷의 개발이 포함됩니다.

커밋은 절삭공구 가공에도 사용됩니다.

서멧은 낚싯대용 고품질 라인 가이드에서도 링 소재로 사용됩니다.

핵폐기물 [9]저장 시 이점을 위해 고갈된 핵분열성 물질(예: 우라늄, 플루토늄)과 소달라이트의 서멧이 연구되었다.원자로와 핵 [citation needed]열로켓의 연료 형태로 사용하기 위한 유사한 복합 재료도 연구되었다.

나노구조체 서멧으로서 태양흡수체/선택표면 등의 광학분야에 이용된다.입자의 크기(약 5nm)로 인해 금속 입자에 표면 플라스몬이 생성되어 열전달이 가능해진다.

고급스러움을 이유로 예거 르쿨트르의 딥 씨 크로노그래프 빈티지 서멧 시계 등 일부 시계의 케이스 소재가 되는 경우가 있습니다.또, 플래그십 다이버 세이코 프로스펙스 LX Line Limited Edition 시계의 베젤에도 사용되고 있다(2019년 11월).

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b Hanaor, D.A.H.; Hu, L.; Kan, W.H.; Proust, G.; Foley, M.; Karaman, I.; Radovic, M. (2016). "Compressive performance and crack propagation in Al alloy/Ti2AlC composites". Materials Science and Engineering A. 672: 247–256. arXiv:1908.08757. doi:10.1016/j.msea.2016.06.073.
  2. ^ Bingchu, M.; Ming, Y.; Jiaoqun, Z., & Weibing, Z. (2006). "Preparation of TiAl/Ti2AlC composites with Ti/Al/C powders by in-situ hot pressing". Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. 21 (2): 14–16. doi:10.1007/BF02840829. S2CID 135148379.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  3. ^ Tinklepaugh, James R.: "Cermets", Reinhold Publishing Corporation, 1960
  4. ^ 야금학적 개념, "Creep and Stress Preat" : CS1 maint : 제목으로 아카이브된 복사 (링크)
  5. ^ "The making of a cermet trimmer". Helinews. Beckman Instruments (36 Spring): 4–5. 1966.
  6. ^ a b c 패티, H.E. "도자기와 흑연을 다른 물질에 연결, 보고서"1968년 워싱턴 D.C. 기술이용국 항공우주국
  7. ^ 디자인 팩스 온라인, "하이브리드 힙 조인트" : CS1 유지보수 : 제목으로 복사 (링크)
  8. ^ Lemon, Todd J. (September 1995). "Printed thick film heaters". Appliance Manufacturer. Troy. 43 (9): 32. ISSN 0003-679X – via ProQuest.
  9. ^ http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=APCPCS000532000001000089000001&idtype=cvips&gifs=yes[데드링크]
  10. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2007-11-26. Retrieved 2007-10-11.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)

추가 정보

  • Tinklepaugh, James R. (1960). Cermets. New York: Reinhold Publishing Corporation. ASIN B0007E6FO4.

외부 링크