Phase Diagrams and Ceramic Processes

محصولات سرامیکی از مواد خام انتخاب شده و یکپارچه از طریق استفاده از انرژی حرارتی و مکانیکی ساخته می شوند. پیوندهای پیچیده بین ترمودینامیک، تعادل های شیمیایی، فرآیندهای ساخت، توسعه فاز، و خواص سرامیکی، برنامه درسی مقطع کارشناسی در علوم سرامیک و مهندسی سرامیک را مشخص می کند. نمودارهای فازی معمولاً در طول مطالعه شیمی فیزیک، قبل از تخصص در مهندسی سرامیک به برنامه درسی مهندسی وارد می شوند. این یک جدایی مصنوعی بین در نظر گرفتن توصیف تعادل سیستم شیمیایی ناهمگن و مهندسی و فرآیندهای فیزیکی مورد نیاز برای فاز، ریزساختار و توسعه خواص در مواد سرامیکی ایجاد می‌کند. اگرچه برای اهداف آموزشی مناسب است، اما تفکیک این موضوعات کاربرد مؤثر اطلاعات نمودار فاز توسط مهندس سرامیک را در حل مسئله تحقیق و تولید محدود می کند. ماهیت فازهای اکسید، که خواص مهندسی مفید آنها را مشخص می کند، به ندرت با پایداری آن فازهایی مرتبط است که زیربنای قابلیت اطمینان آنها به عنوان محصولات مهندسی شده است. به طور مشابه، فرآیندهای ساخت سرامیک به ندرت در چارچوب نمودار فاز تعادلی یا ناپایدار مورد بحث قرار می گیرند. در این متن نمودارهای فازی با بحث در مورد خواص و فرآوری سرامیک ارائه شده است. تاکید ویژه بر ماهیت خود اکسیدها - خواص ساختاری و دی الکتریک آنها - که منجر به عملکرد منحصر به فرد و پایدار محصول می شود. هر مجموعه ای از اندازه گیری ویژگی های سیستماتیک می تواند مبنای یک نمودار فاز باشد: هر آزمایش آزمایشی در رویکرد تعادل فاز است.

Ceramic products are fabricated from selected and consolidated raw materials through the application of thermal and mechanical energy. The complex connec­ tions between thermodynamics, chemical equilibria, fabrication processes, phase development, and ceramic properties define the undergraduate curriculum in Ceramic Science and Ceramic Engineering. Phase diagrams are usually introduced into the engineering curriculum during the study of physical chemistry, prior to specialization into ceramic engineering. This creates an artificial separation between consideration of the equilibrium description of the chemically heterogeneous system and the engineering and physical processes required for phase, microstructure, and property development in ceramic materials. Although convenient for instructional purposes, the separa­ tion of these topics limits the effective application of phase diagram information by the ceramic engineer in research and manufacturing problem solving. The nature of oxide phases, which define their useful engineering properties, are seldom linked to the stability of those phases which underlies their reliability as engineered products. Similarly, ceramic fabrication processes are seldom dis­ cussed within the context of the equilibrium or metastable phase diagram. In this text, phase diagrams are presented with a discussion of ceramics' properties and processing. Particular emphasis is placed on the nature of the oxides themselves-their structural and dielectric properties-which results in unique and stable product performance. Any set of systematic property measurements can be the basis for a phase diagram: every experiment is an experiment in the approach to phase equilibrium.