مواد سراميکي و شيشه

[almaas]

سلام دوستان
به توصيه دوستان بخش علمي تاپيک رو به اين مکان آوردم. البته کاش بخشي مربوط به علوم مهندسي در اين جا اضافه مي شد.
لطفا کساني که در اين مورد فعاليت دارند من رو در اين تاپيک ياري کنند.

[almaas]

[]
اسلام و جهان اسلام:
ظهور ناگهاني اسلام به عنوان يك مذهب و تمدن بزرگ در جهان، از حيرت انگيزترين رويدادهاي تاريخ بشر است. در سال 610 ميلادي، حضرت محمد (ص )كه بازرگاني اهل مكه بود. شروع به افشاي رسالت خود و دعوت مردم به اسلام و اطاعت از خداوند كرد. پس از اديان يهود و مسيحيت، اسلام مردم را دعوت به توحيد و خداپرستي مي نمود. و در زمان رحلت رسول اكرم (ص)در سال 632 ميلادي، تمامي قبايل عرب در شبه جزيره عربستان، به دين اسلام گرويده بودند. لشگرهايي از مسلمانان نيز به سرزمين هايي در شمال، غرب، شرق حمله كردند تا دين خود را گسترش دهند و در طي تنها ده سال، كشورهاي ثروتمند سوريه،مصر، و ايران را به تصرف خود درآوردند. براي نظارت بر اين سرزمين هاي جديد و پهناور، در سال 660 ميلادي، پايتخت از مكه به دمشق در سوريه تغيير يافت و سپس در سال 750 به بغداد منتقل شد. در اين زمان سپاهيان اسلام به عمق آسياي مركزي نفوذ كرده و از شمال آفريقا به اسپانيا و فرانسه حمله كردند و نهايتاٌ در سال 732 توسط شارل مارتل در جنوب فرانسه متوقف شدند. تغيير سرعت فتوحات مسلمانان و تبديل آن به يك امپراطوري متحد نيز پديده اي شگفت اور است مدت كوتاهي پس از فرو پاشي سياسي، امپراطوري بزرگ اسلام، به چند قسمت شد، ولي ولي وحدت فكري، فرهنگي و اقتصادي مسلمانان، تحت حمايت وحدت عقيدتي ايشان ادامه يافت و جنبه هاي مشخصي از تمدن اسلامي، در توليدات هنري و صنعتي آنان تاثير گذاشت.
[']
[تجارت و شهرها:
رشد شهرهاي بزرگ تا حدود زيادي نشانگر رشد دنياي جديد اسلام بود. شهرهاي جديد و بزرگي چون بغداد و قاهره در اوايل دوران اسلامي بنا نهاده شدند و شهرهاي قديمي مانند دمشق در اين هنگام، توسعه بيشتري يافتند. جمعيت ده ها و صد ها هزار نفري اين شهرها، درآن زمان در شهر هاي اروپايي ديده نمي شد و براي اروپائيان وجود چنين جمعيتي در شهر ها غير قابل تصور بود. جمعيت زياد موجب افزايش ثروت و سرمايه گذاري در توليد و تجارت شد. رفت و آمد آسان در ميان جهان يكپارچه اسلام نيز سبب تسهيل تجارت و افزايش قدرت اقتصادي مسلمانان گرديد.خواربار و مواد خوراكي در شهرهاي بزرگ به وفور توليد مي شد. ولي بازارها مملو از موادي بودند كه از سراسر كشور هاي اسلامي به آن وارد مي شد، از جمله ادويه جات، عطر ها، منسوجات، مواد فلزي، سراميكي و شيشه اي كه در صد ها كيلومتر دور تر ساخته شده وبه بازارها راه مي يافتندتا بازارهاي تجملاتي شهر ها را پر كنند. ثروتي كه از راه اين تجارت هاي پر سود حاصل مي شد، تنها در دست طبقه حاكم متمركز نمي گرديد، بلكه به دست بازرگانان و طبقات برتر نيز مي رسيد. آسان بودن سفر به شهر هاي ديگر موجب شد تا صنعتگران و هنرمندان نيز با خانواده هاي خود، مسافت هاي طولاني را به اميد يافتن بازارهايي پر سود و زندگي مرفه تر بپيمايند.[
[استفاده از شيشه در جهان اسلام
[FONT='Tahoma','sans-serif']تاريخچه شيشه در جهان اسلام به سه دوره تقسيم مي شود: اولين دوره تا قرن يازدهم ميلادي ادامه مي يابد.در دوره دوم از قرن دوازدهم تا پانزدهم ميلادي و دوره سوم تا به امروز ادامه دارد. در دو دوره اول، شيشه تا حدود زيادي كالايي مصرفي به شمار مي رفت كه در رقابت با اجناس ديگري، خصوصاٌ نقره، برنز و سراميك بود، كه غالباٌ براي تامين وسايل تجملي يك زندگي مرفه مورد استفاده قرار مي گرفت. بيشتر شيشه هاي كار بردي كه براي نگه داري و حمل و نقل مواد ديگر به كار مي رفتند، از بين رفته اند. زيرا هم صاحبانشان به خوبي آن ها را حفظ نكردندو هم جويندگان آثار باستاني در حفاري هاي خود متوجه آنان نشده اندو آن تعدادي را كه يافته اند به موزه هاي غرب منتقل نمودند.
نمونه هاي معمولي شيشه كه در دوره هاي اوليه ساخته شده اند، شامل شيشه هايي است كه براي مصارف علمي و پزشكي به كار مي رفتند، مانند ظروف تقطير،فنجان هاي شيشه اي براي خون گيري از بيماران و ظروف مخصوص اندازه گيري دقيق و وزن كردن مايعات و اجسام ديگر، شيشه هاي مخصوص عطريات و لوازم آرايشي جزء گروه ديگري هستند كه شامل گلاب پاش، قمقمه، و ظروف مخصوص روغن، خمير و مرهم مي باشند.
ظروف پذيرايي، بزرگترين گروه ظروف شيشه اي هستند كه عبارتند از بشقاب، كاسه، بطري جام و پياله براي صرف غذا و آشاميدني ها. صنعت ساخت شيشه براي پنجره ها. به صورتي كوچك و پراكنده وجود داشت.در خانه هاي قديمي آسياي شرقي، شيشه وجود نداشت. و تنها ندرتاٌ در مساجد و مكان هاي عمومي ديده مي شد.
صنعت شيشه سازي پيش از آن در كشورهايي كه بعدها قسمت مركزي امپراطوري اسلام را تشكيل دادند وجود داشت. مصر و سوريه قرن ها توليدكنندگان اصلي شيشه به شمار مي رفتند و در ايران پيش از اسلام نيز، شيشه هاي بريده شده و ظريف به نحو استادانه ساخته مي شد. صنعت شيشه سازي ادامه يافته و گسترش پيدا كرد. و روش هاي جديد شيشه سازي نيز به تدريج رواج يافتند. به عنوان مثال، استفاده از (ميله مخصوص شيشه گري)براي نگه داشتن يك شيء شيشه اي پس از جدا شدن از رواج يافته و شكل محصولات شيشه اي كم كم تغيير يافت. با وجود اين انقلابي در صنعت شيشه گري به وقوع نپيوست.
[F[/
گسترش شيوه ها]در اين ميان، موضوع حيرت انگيز، ظهور شكل ها و طرح هاي تزئيني مشابه در مكان هايي مانند شمال آفريقا تا شرق ايران است كه صدها كيلومتر دور تر از اين مراكز قرار داشتند. علت اين امر، حلقه هاي ارتباطي تجاري است كه توسط بازرگانان كشور هاي اسلامي اداره مي شد و اين افراد، دور افتاده ترين نقاط امپراطوري اسلامي را به يكديگر مرتبط مي سا ختند. در شهر هاي بزرگ خاور ميانه، محصولات تمامي امپراطوري اسلامي در معرض فروش قرار مي گرفت. و اين يكي از راه هاي انتقال و گسترش شيوه هاي توليد محصولات به شمار مي رفت. يك ياز راه هاي ديگر، حركت خود صنعتگران بود كه گاهي به علت بي نظمي هاي اجتماعي يا جنگ به مناطق توسعه يافته تر مهاجرت مي نمودند. به همين دلايل، گاهي نمي توان با اطمينان خاطر اظهار نمود كه يك شيوه خاص براي اولين بار در كدام مناطق رونق يافته و يا يك شيء خاص در كجا ساخته شده است.
بازرگانان با مناطق بسيار دور دست نيز تبادل كالا انجام مي دادند و شيشه به اروپا، چين و ژاپن نيز راه يافت. شيشه گران اسلامي با محصولات فريبنده و خيال انگيز خود، توجه تمامي دنيا را به سويث خود جلب نمودند تا آن كه در قرن پانزدهم، كارگاه شيشه گري و نيز، اين صنعت ظريف را گسترش دادند. ما شاهد رشد و توسعه شيوه هاي تزئيني در اولين قرن دوران اسلامي هستيم. ساده ترين ظروف با دميدن در شيشه داغ شكل گرفته و سپس لبه هاي ظرف پيچانيده شده و شيارهايي به دور آن زده مي شد. از قالب براي شكل هاي پيچيده تر و يا تكرار يك طرح به صورت نقش برجسته استفاده مي شد. ،كه در اين موارد، هنر اصلي از آن فردي بود كه قالب را مي ساخت و نه شيشه گر.
تزئين ظروف با قالب فشاري و انبر (گيره)راهي بود كه شكل دادن سطح شيشه با دست را كمي آسان تر سازدو تراشيدن شيشه با نوك الماس و سائيدن آن با چرخ، جلوه هاي خطي را بر روي شيشه بوجود مي آورد، ولي برش با چرخ، زيباترين روشي است كه با آن مي توان جلوه هاي بسياري را، از طرح هاي خطي ساده گرفته تا طرح هاي خطي ساده تا طرح هاي نقش برجسته عميق (شكل 29)و از برش هاي مورب تا نقوش برجسته متصل و بهم پيوسته را با آن بوجود آورد. شيوه هاي ساخت يا تزئين ظروف هر چه كه باشد، كپي كردن شكل ها و طرح ها از مواد ديگر، بسيار به چشم مي خورد. به كار بردن طرح ها و الگوهاي برگرفته از ظروف نقره و برنز، در ظروف اوليه شيشه اي بسيار متداول بوده اند. در حالي كه حكاكي بر روي سنگ هايي مانند عقيق و كريستال باعث الهام بخشي در برش با چرخ بوده است.
]نقاشي با رنگ هاي لوستر- كه نوعي رنگ درخشان نقره اي است) يكي از نوآوري هاي دوران اسلامي است كه ممكن است شكل پيشرفته اي از نقاشي با لعاب و مينا بر روي شيشه باشد كه در ميان رومي ها رواج داشته است. رنگ هاي درخشان و متاليك لوستر باعث تغيير شكل ظروف معمولي به اشيايي تجملاتي گرديد.
تزيين با مينا كاري

[FONT='Tahoma','sans-serif']به نظر مي رسد صنعت شيشه گري در ايران از قرن دوازدهم به بعد، رو به زوال نهاد. از سوي ديگر در سوريه و مصر، شاهد تحول و دگرگوني در اين صنعت هستيم. در دوره هاي اوليه، ساختن سطح شيشه با دست بيشتر مورد توجه شيشه گران بود، در حالي كه در اين زمان، توجه آنان بيشتر معطوف به تزئينات نقاشي مي گرديد. شيشه هايي كه بر روي آن با لوستر نقاشي مي شد، كم كم به تزئينات زراندود و سپس تزئينات ميناكاري گسترش يافتند. رنگدانه هاي ميناكاري از طريق سائيدن شيشه هاي رنگي درخشان يا مواد معدني در روغن بدست مي آمدند. سپس اين مخلوط بر روي ظرف شيشه اي نقاشي مي شد. آنگاه ظروف شيشه اي نقاشي شده، مجدداٌ درون كوره حرارت مي ديد تا رنگ ها به سطح شيشه محكم بچسبند. رنگ هاي ميناي قرمز، آبي، سياه، سبز، سفيد و زرد، گاهي با طلا مخلوط شده و شيشه گران با آن ها آثار برجسته اي مي ساختند. ظروف شيشه اي اسليمي[/font][FONT='Tahoma','sans-serif']، معمولاٌ درون قاب يا حاشيه اي جاي مي گرفتند و بر روي آن نيز كتيبه اي نوشته مي شد، كه گاهي نام سلطان و يا درباريان در آن به چشم مي خورد. جام ها و بطري هايي نيز يافت شده اند كه بر روي آن تمثال ها و تصاويري نقاشي شده اند. اين اشياء بسيار گران قيمت مي باشند و در كشور هاي خارج از سرزمين هاي اسلامي نيز مانند چين و كشور هاي اروپايي به دست آمده اند. جامي افسانه اي به نام «ماجراي ادنهال
]در اواسط قرن سيزدهم كه در سوريه ساخته شده و به زودي به اروپا راه يافت، همچون گنجينه با ارزشي كه متعلق به يك شواليه بوده و مي بايست پس از جنگ هاي صليبي به سرزمين اصلي خود بازگردد، در پوششي چرمين محافظت مي شده است. اين اثر، سال به خانواده تعلق داشته است كه از اهالي ادنهال در شمال انگلستان بوده اند. [/font]
چراغ هايي كه براي مساجد و اماكن مقدس در سوريه و مصر ساخته شده اند، دسته مهم وديگري از شيشه ها [/font]
'] را تشكيل مي دهند. در موزه اسلامي قاهره، مجموعه كاملي از چراغ هاي متعلق به قرن سيزدهم تا پانزدهم ميلادي وجود دارد. آخرين چراغ اين مجموعه، طرحي قديمي دارد، ولي به طور مشخص در ونيز ساخته شده است. در قرن پانزدهم ميلادي، صنعت شيشه گري اسلامي رو به افول نهاده و محصولات تجملي از ونيز به كشورهاي اسلامي وارد مي شد كه البته اشياء شيشه اي در ميان اين محصولات كمتر به چشم مي خورندو علت زوال صنعت شيشه گري اسلامي هيچگاه به طور صحيح توضيح داده نشده است. برخي علت آن را نابودي شهرهاي سوريه توسط تيمور در اوايل قرن پانزدهم مي دانند و برخي ديگر كاهش قيمت اشياء شيشه اي ونيزي در بازارهاي محلي و استقبال از آن ها را سبب اين امر مي شمارند. آن چه مسلم است، اين صنعت ظريف در قرن هاي بعدي در تمامي جهان اسلام رو به زوال نهاده و از بين رفت.

شيشه هاي جديدتر اسلامي:
در آخرين دوره اسلامي، عموما شيشه از اروپا به كشورهاي اسلامي وارد مي شد. شيشه ها در ابتدا از كارگاه شيشه گري ونيز و پس از آن از بوهم (آلمان) كه صادرات خود به كشورهاي اسلامي را به سبك اسلامي مي ساختند، وارد اين كشورها مي شدند.[/font]

[FONT='Tahoma','sans-serif']شواهدي از ساخت شيشه در جهان اسلام در اين دوران وجود دارد، كه متعلق به قرن شانزدهم تركيه وقرن هفدهم ايران است. البته اين شيشه ها چندان ظريف نيستند و به خوبي نيز حفظ شده اند، به همين علت بسياري از شيشه ها از بين رفته و ناشناخته باقي مانده اند. مداركي دال بر ساخت ظروف و پنجره هاي شيشه اي در تركيه در قرن شانزدهم و اشتغال مردم استانبول به ساخت ظروف و بطري هاي شيشه اي در قرن هفدهم وجود دارد. ژان شاردن، جهانگرد فرانسوي قرن هفدهم در سفرنامه خود نوشته است كه ايرانيان ساليان دراز با هنر شيشه گري آشنا بوده اند سال ها پيش از آن كه يك شيشه گرفقير ايتاليايي اين هنر را در ايران مجدداٌ رواج دهد. و مي گويد بيشتر شيشه ها پر از تَرَك بوده و رنگي متمايل به خاكستري داشتند. جهانگرد ديگري به نام ژان باپتيست تاورينه كه در قرن هفدهم به ايران سفر كرده، در سفر نامه خود چنين مي نويسد: «در شيراز، بطري هاي شيشه اي بزرگ و كوچك زيادي وجود دارد كه براي نگهداري گلاب و عطريات به كار مي روند. همچنين ظروف شيشه اي بزرگتر براي جمع آوري شور و ترشي ساخته مي شود كه اين مواد غذايي را به جاهاي ديگر نيز صادر مي كنند.»گويا تنگ هاي بزرگي هم براي صادر كردن شراب معروف شيراز مورد استفاده قرار مي گرفته اند. امروزه، اين ظروف كاربردي، باقي نمانده اندو نمي توان با اطمينان كامل هيچ يك از شيشه ها را متعلق به قرن چهاردهم و پانزدهم و منسوب به آسياي ميانه دانست. [/font]
[FONT='Tahoma','sans-serif']در قرن نوزدهم ميلادي، تحت تاثير جنبش هاي ملي و ارتقاءصنايع و هنرهاي بومي و همچنين به علت تاسيس هنرستان ها و كالج هايي به شيوه اروپا، تلاش هايي براي احياي مجدد شيشه گري صورت گرفت كه موفق ترين ان ها در ايران بود و با كمك اروپاييان اين صنعت نيرومند پاي گرفت. بهترين محصولات متعلق به اين دوره، عطر پاش هاي زينتي است. كه با توجه به نقاشي مينياتوري قديمي شكل گرفته اند. اروپاييان اين تزئينات را «خارجي»مي نامند و بسياري به آن ها علاقمند هستند. البته به اشتباه اين محصولات را متعلق به قرن شانزدهم ميلادي مي دانند. [/font]

[almaas]

مواد استراتژيک (سراميک های پيشرفته)


مواد نقشی اساسی در پیشرفت جوامع و بهبود وضعیت زندگی افراد دارند. مواد با ایجاد وضعیت مطلوب تر استانداردهای زندگی را بهبود می بخشد، نیازهای یک جامعه را مرتفع می سازد، برای امنیت، ارتباطات، بهداشت و سلامتی و ساخت مکان مناسب برای زندگی بکار برده می شود. در طول تاریخ مواد مورد استفاده توسط بشر، پیشرفت آنان را در دوره های مختلف مشخص می سازد.

عصر حجر، عصربرنز و عصرآهن هر کدام به نوبه خود مشخص می سازد که در عصر مربوطه چه مواداصلی و ممتاز مورد استفاده بشر در آن دوره بوده اند. عده ای عصر حاضر را عصر سیلیکون نامگذاری کرده اند، اما با این سرعت پیشرفت روزافزون در طی سی سال آینده تکنولوژی بر پایه سیلیکون با محدودیت های اساسی روبرو خواهد شد. به هر حال، افزایش متناسب قدرت محاسباتی و تجهیزات، را به سمت مرحله بعدی رهنمون می سازد. علم مواد اخیراٌ از روشی سنتی موسوم به Edisonian سعی و خطا برای کشف مواد به سمت مواد طراحی شده بر اساس یک سیستم پایه، جهت دستیابی به نیازهای ویزه حرکت کرده است. این جابجایی نشان می دهد که در عصر کبیر بعدی امکان دارد ما به عصر "طراحی مواد" برسیم.

صنایع پایه استراتژیک موادی را شامل می گردد که ارتباط وسیع و مهمی با بخش های تجاری، دفاعی و اقتصاد ملی دارد. به عنوان مثال می توان به صنایع فولاد، آلومینیوم و تیتانیوم اشاره کرد، صنایع رایج و متداول موادی را شامل می گردد که هم اکنون بطور کامل اجرایی هستند و یا اینکه در بخش تجاری و یا دفاعی به عنوان یک پروژه قابل قبول مورد پذیرش قرار گرفته اند. به عنوان مثال در این گروه می توان به مواد و تکنولوزی های سوپرآلیاژها، کامپوزیت های ویزه و سرامیک ها، خاک های کمیاب و متالورژی پودر اشاره نمود. مواد آینده، موادی هستند که قابلیت و پتانسیل استفاده بالایی دارند اما نیاز به تحقیقات و پیشرفت بیشتری قبل از مصرف آنها به طور وسیع وجود دارد. نمونه ای از این علوم، علوم شبیه سازی بدن و نانوتکنولوژی است. هم چنین مواد غیر سوختی و مواد حیاتی مثل نفت، زغال سنگ و اورانیوم نیز جزء مواد استراتژیک محسوب می گردند.

[almaas]

مواد استراتژیک دیروز و امروز : با توجه به هوا، آب و غذا همواره اعلام حیات بشر وابسته به مواد بوده است. امروزه افزایش در تولید وابسته به عرضه مواد قابل رقابت در عرصه جهانی، کاهش بودجه های تحقیق و توسعه، کاهش هزینه های انرژی، توانایی کار و مزیت های نسبی منطقه ای است. پیوند بین مدیریت علم مواد، موفقیت و امنیت در سیستم مواد استراتژیک یک اتفاق بدیهی و ساده نیست و به آسانی میسر نمی گردد.

پس از جنگ جهانی دوم، پیشرفت های تکنولوژیک، سطح زندگی بشر را در حدود 50 تا 70 درصد افزایش داده است. علم مواد در حقیقت تمام محصولات و پروسه ها و فرآیندهایی را دربرمی گیرد که جامعه مدرن امروز به آن نیاز دارد.

اگر پیشرفت علم مواد وجود نداشت هفت مورد از ده مورد کارهای برتر انجام شده در دنیا در سال های اخیر قرن بیستم امکان پذیر نبود. فرود انسان در ماه، ساخت هواپیما، ترانزیستور، مدارهای مجتمع کامپیوتری (IC )، ساخت موتور جت برای هواپیما و ماهواره های ارتباطی همه و همه به پیشرفت علم مواد بستگی داشته و دارد. کامپیوترهای دیجیتالی، تلویزیون و ساخت کانال پاناما همه به واسطه استفاده از مواد بهتر قابل انجام شد.
میزان تولید فولاد هر کشور یکی از فاکتورهای اصلی برای بررسی میزان رشد آن کشور محسوب می گردد. با توجه به رشد سریع صنعتی در چین، میزان رشد تولید در چین در طی پنج سال دو برابر شده است. رتبه های بعدی تولید ژاپن و آمریکا هستند. با رشد تکنولوژی امروزه میزان مصرف انرژی طی بیست و پنج سال اخیر با کاهش 27 درصدی روبرو بوده است

[almaas]

آلومینیوم
آلومینیوم طی فرآیند الکترومتالوژیکی تولید شده و با توجه به قابلیت بازیابی وآسانی مصرف آن محصول قابل توجهی است. این ماده را می توان از سنگ های معدنی ویا توسط بازیابی محصولات مصرف شده تهیه نمود. درروشی که از مواد خام به تولید آلومینیوم می پردازیم سنگ معدن بوکسیت از معدن استخراج شده و پس از تصفیه به آلومینا (اکسید آلومینوم) تبدیل می شود که ماده اولیه تولید فلز آلومینیوم است. درروش دوم از تصفیه فلزات قراضه استفاده می شود که در آن این فرآیند مصرف انرژی کمتری دارد. آلیاژ آلومینیوم با توجه به خصوصیات مورد نظر، از قبیل استحکام، شکل پذیری و مقاوت نسبت به خوردگی طراحی و تولید می شود. برخی ازعناصری که به همراه آلومینیوم به عنوان عناصر آلیاژی مورد مصرف می شود عبارتند از مس، منگنز، سیلیکون، منیزیوم و روی. برخی از کاربردهای آلومینیوم عبارتند از ساختمان سازی، بسته بندی انعطاف پذیر و هم چنین مستحکم(فویل غذا- ظروف نوشابه)، حمل و نقل (اتومبیل، هواپیما، کشتی و واگن های ریلی). مقایسه خواص مکانیکی متالورژی پودر آلومینیوم نشان می دهد که این فلز مزیت بسیار خوبی به علت سبک بودن و پائین بودن دانسیته اش دارد. ازخصوصیات دیگر این ماده می توان به مقاومت نسبت به خوردگی، هدایت و خواص نهایی خوب آن اشاره کرد.

[almaas]

تیتانیوم

این ماده به عنوان نهمین عنصر فراوان در پوسته زمین و چهارمین عنصر فلزی فراوان محسوب می گردد. تیتانیوم استحکام خوبی دارد، وزن سبکی دارد و کارایی زیادی دارد. تولید با بیشترین نسبت استحکام به وزن را در بین فلزات دارد. این ماده در صنایع هواپیمایی، فرآیندهای شیمی و پتروشیمی، نفت و گاز، صنایع دریائی، زیست شناسی، کاربرد رایج تر آن در ساخت توپ گلف و کاشت ها و ایمپلنت های پژشکی است. با توجه به نسبت بالای استحکام به وزن آن و خواص قابل قبول آن امروزه تیتانیوم در طراحی های جدید سیستم های نظامی قابل حمل و نقل کاربرد یافته است. استرالیا بزرگترین تامین کننده این ماده به شکل مینرالی است. بیشترین معادن تیتانیوم به صورت پخش در نقاط مختلف وجود دارد و کمتر به صورت متمرکز در یک منطقه خاص یافت می شود. اما هنوز تولید آن مشکل و هزینه بر است و لذا برای کارهای تجاری مناسب نیست. یکی از بیشترین کاربردهای فلز تیتانیوم در موتور جت است که به دلیل استحکام بالای آن و وزن کم و مقاومت خوب آن در برابر خستگی است. آلیاژ تیتانیوم در بدن هواپیما و قالب های راکت های فضایی به دلیل سبکی وزن و پایداریش بکار می رود. در هر طراحی جدید می بینیم که میزان و درصد استفاده از تیتانیوم در هوا پیما افزایش یافته است. به عنوان مثال در هواپیما 4-f تیتانیوم از نظر درصد وزنی مورد مصرف قرار گرفت،اما هواپیمای مدرن تر 15-f درحدود 26 درصد و هواپیمای آینده که 22-f است در حدود 39 درصد تیتانیوم در خود جای داده است. هزینه استخراج و پروسسینگ برای قالب تولید تیتانیوم درحدود شش برابر قیمت تمام شده برای آلومینیوم ولی برای فولاد است. هم اکنون کارهای زیادی برای کاهش هزینه های استخراج، ذوب و فرآیند تولید تیتانیوم در حال انجام است که هم اکنون مطالعات برروی تکنولوژی تولید پودر برای ایجاد قطعه به صورت صنعتی درحال انجام است تا هزینه های مصرف انرژی را کاهش دهند. دانشگاه کمبریج روش جدیدی را ابداع کرده است که در این روش می توان دریک روز تیتانیوم بیشتری در مقایسه با یک هفته کار به صورت سنتی تهیه نمود و همچنین قیمت تمام شده به یک سوم هزینه های تولید کنونی کاهش می یابد.

[almaas]

سوپر آلیاژها :

اصطلاح سوپر آلیاژها برای اولین بار به فاصله کمی بعد از جنگ جهانی دوم برای گروهی از آلیاژهای فلزی بکار برده شد که برای استفاده در توربوشارژها و توربین های موتور هواپیما جهت کاربرد در دماهای بالا مورد استفاده قرار گرفتند. این مواد به خاطر خصوصیات دما بالایشان به عنوان مواد استراتژیک مهمی شناخته شده اند. سه گروه اصلی سوپرآلیاژها عبارتند از سوپرآلیاژهای برپایه نیکل، آهن و کبالت (عنصر اصلی موجود در آلیاژ). سوپر آلیاژها مزیت های زیادی دارند. این مواد هم استحکام بالایی دارند وهم اینکه دردماهای بالا قابلیت استفاده دارند. یک کاربرد نظامی سوپرآلیاژها درموتور هواپیماهای نظامی است که با توجه به نیروی خروجی موتور و دمای بالای کارکرد شرایط را برای آلیاژهای معمولی غیر قابل مصرف می سازد.

عناصر کمیاب

این هفده عنصر به خاک های کمیاب شهرت دارند. برخلاف نامشان این مواد در پوسته زمین فراوانند اما درهیچ کجای زمین به صورت متمرکز یافت نمی شوند. خاک های کمیاب خواص مختلف و زیادی از جمله هسته ای، متالوژی، شیمیایی، کاتالیتیکی، الکتریکی، مغناطیسی و اپتیکی دارند که این خصوصیات آنها را برای استفاده در کاربردهای High-tech و با تکنولوژی بالا مناسب می سازد.

متاسفانه استخراج این عناصراز دیگر مواد کاری بسیار پرهزینه و زمان بر است (که حتی برای تعدادی از این عناصر ممکن است به دو سال برسد) و این در حالی است که وجود مقدار کمی از این عناصر برای صنایع الکترونیک لازم و ضروری است.

در کاربردهای نظامی مثل سیستم های راهنمای اسلحه ها، نمایشگرهای کابین هواپیما و سیستم های آنتن رادار کاربرد این مواد مسلم است. تعدادی از خاک های کمیاب به دلیل خواص مغناطیسی و حرارتی شان بسیار کاربرد دارند و نقش اساسی در تکنولوژی ساخت قطعات مینیاتوری و کوچک ازمتیل موتورها، اجزای سرامیکی وتوربین های قدرتمند دارند. بیشترین میزان تولید این مواد درمیان کشورهای جهان در چین است که حدود 90 درصد تولید این مواد را به خود اختصاص داده است.
درصورت تکمیل شدن تحقیقات برروی این مواد شاهد خواهیم بود مشکلات موجود در صنعت تولید اتومبیل کاهش یافته، کارکرد اتومبیل ها افزایش یافته، سریع تر، کوچک تر و با تجهیزات نمایشگر الکترونیک پیشرفته تری عرضه خواهند شد.

کامپوزیت های پیشرفته

کامپوزیت درحقیقت ترکیب دو یا چند ماده با خصوصیات غیر مشابه است تا بتوان ماده جدیدی با خواص بهتر تهیه نمود. مواد کامپوزیتی که می شناسیم تنوع بسیار زیادی دارند واز چوب های لایه(پلی وود)، لعاب مینا برروی فلزات، صفحات کاغذی سخت شده با پلاستیک، بتون مسلح با فولاد، فایبرگلاس، تایر اتومبیل (لاستیک تقویت شده با شیشه، سرامیک و یا فلز) می توان به عنوان مثال های مواد کامپوزیتی روزمره نام برد. کامپوزیت ها به صورت پلاستیک های تقویت شده به صورت فیبر یا الیاف در زمینه پلیمری شناخته شده اند. این مواد کاربردهای زیادی در صنایع نظامی دارند. آنها می توانند عملکرد قطعه را افزایش داده و در سیستم های ماهواره ای، هواپیما وسایل نقلیه روی خشکی، کشتی، زیردریایی و .... کاربرد دارد. این مواد سبک وزن و با ساختار مستحکم باعث تقویت سرعت، بهبود مصرف سوخت، در علوم مختلف از جمله علوم هوایی دارد این مواد در مقابل خستگی و خوردگی و مقاوم بوده و دوام و ماندگاری قطعات را افزایش می دهند. هم اکنون تحقیقات وسیعی برای تجاری تر کردن و تهیه آسان تر این مواد در حال انجام است تا بتوان موادی با وزن کم و استحکام بالا برای کاربردهای ویژه نظیر انرژی محیطی، حمل و نقل ،ساختمان سازی و امنیتی و محافظتی تهیه نمود.

[almaas]

سرامیک های پیشرفته :

همانگونه که می دانید سرامیک ها و صنایع مرتبط با آن بسیار محدوده گسترده ای دارند و از مواد سفالی گرفته تا ترکیب سرامیک ها با فلزات و عناصر فلزی که برای بهبود خواص با یکدیگر ترکیب می شوند و سرامیک های الکتریکی، بیوسرامیک های مهندسی این محدوده ادامه دارد. الیاف سرامیکی یکی از مواد مهم در صنایع مختلف محسوب می شود و اکنون مشکل موجود هزینه بالای تولید این الیاف است که قیمت آن را بالا می برد. سرامیک های پیشرفته کاربردهای زیادی در صنایع تولیدی، ژنراتورهای برق، هوافضا، حمل و نقل، صنایع نظامی و هم چنین به عنوان سپرهای محافظتی از بدن دارند. از دهه 1990 و با شروع رشد در صنایع سرامیک های پیشرفته محصولات جدید زیادی به بازار آمده اند ولی می بایست کارهای بعدی برای کاهش قیمت بر روی آنها انجام شود تا با قیمت فلزات قابل مقایسه باشند. سرمایه گذاری بخش خصوصی با توجه به زمان بازگشت سرمایه این مواد چندان نمی تواند قابل توجیه باشد. سرامیک ها می توانند جزء موادی باشند که کارکرد سوخت و عملکرد آن را در موتورها بالا برده، مقاومت سایشی ترکیبات را افزایش دهند، وزن وسایل نقلیه و هواپیماها را کاهش داده و باعث افزایش راندمان در انواع ماشین آلات گردند.

خواص سرامیک ها :

مواد سرامیکی خواص ویژه ای از خود نشان می دهند به طوری که این امر موجب می گردد که جایگزین دیگری با مواد دیگر نداشته باشد وبنابراین نقش ویژه ای در تهیه انواع بیشماری از ادوات و تجهیزات بازی می کند. برای ایجاد یک خواص خوب و مناسب ودر نتیجه بکارگیری صحیح مواد سرامیکی دانستن اطلاعات درمورد رابطه بین خواص و ریزساختار مواد سرامیکی ضروری است. ریزساختار مواد بستگی زیادی به فرآیند تولید و روش تهیه دارد. سرامیک های پیشرفته امروز کاربردهای بسیار فراوانی دارند و امروزه سعی بر تولید مواد سرامیکی است که به شکل کامل تولید شده و بعد از تولید نیاز به ماشین کاری و در نتیجه تحمیل هزینه اضافی به سیستم حذف گردد.

مواد جدیدی که امروزه اهمیت ویژه ای برای تحقیق و توسعه این مواد در نظر گرفته می شوند در زمینه سرامیک به شرح زیر می باشند :

بیوسرامیک ها که تاثیر به سزایی در رشد صنعت پزشکی و بهبود وضعیت سلامتی جوامع انسانی داشته اند، مواد ساینده نظیر ابزار برش و چرخ های ساینده که کاربری آن در صنایع کاربردی فلزات و ... است. سرامیک های سخت و بسیار سخت (hard and Super hard ceramics ) موادی هستند که مطالعه بر روی آن ها بسیار پر اهمیت و البته هزینه بر است.

روش های مطالعه رفتار مواد در دماهای بالا، فیلترها، خوردگی مواد نیز نیاز به تقویت دارد. تجزیه SO و NO در فرآیند احتراق محصولات سرامیکی در دماهایی پائین از طریق احیای کاتالیتیک (Catalytic reduction ) مورد بررسی قرار گیرد.

اجزای سرامیکی برای هایپر فیلتراسیون (Hyper filtration ) گازی در اندازه مولکولی در مایع آب مناسب هستند. الکتروسرامیک ها کاربردهای بسیار متنوعی داشته و شامل سرامیک های با هدایت یونی (کاربرد در باتری ها و سنسورها )، عایق های الکتریکی، نیمه هادی ها و سوپرهادی ها می گردند.

سرامیک های فروالکتریک کاربردهای بسیار زیادی در خازن ها، سنسورها، سرامیک های پیزوالکتریک، اجزای الکترواپتیک ترمیتورها دارند که بسیار مورد توجه محققان هستند. سرامیک های فرو مغناطیس نقش اساسی در صنعت الکترونیک ایفا کرده و کاربرد آن در سیستم های ذخیره سازی، ارتباطات ماهواره ای، تلویزیون و سایر سیستم های الکترونیکی است.

اجزای کوچک شده الکتروسرامیک ها (Miniaturization ) موادی هستند که در آینده کاربردهای زیادی خواهند داشت.
خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی مواد سرامیکی را بسیار متمایز کرده است. در زیر به نمونه هایی از کاربردهای جدید مواد سرامیکی اشاره می شود:

حمل و نقل :

کاتالیست ها موادی هستند که جهت پالایش گازهای آلاینده اتومبیل ها بکار برده می شوند. این مواد فوم مانند امروزه تولید شده اند اما فیلترهایی که برروی موتورهای دیزلی نصب می شوند هنوز نیاز به تحقیقات بیشتری دارد زیرا مشکل خوردگی در این سیستم ها وجود دارد.

ترمزهای یکپارچه و یا سرامیکی با الیاف کامپوزیتی برای کامیون ها، قطار، هواپیما و اتومبیل هنوز نیاز به تحقیق بیشتر از نظر طول عمر، هزینه تولید و کارایی دارد. استفاده از ترکیبات سرامیکی در دریچه های اطمینان،محفظه ها و کپسول ها اجزای چرخنده ماشین آلات توربوشارژ، رولرها و ... نمونه های دیگری از کاربرد این مواد است که به علت هزینه بالای آن وهم چنین مشکلات مربوط به قابلیت اطمینان به کارکرد این مواد به شدت محدود شده اند. ترکیباتی که برای ژنراتورهای توربین های گازی مورد استفاده قرار می گیرند امروزه تقویت شده اند و سلول های سوختی با کارکرد مناسب امروزه گسترش یافته اند.

[almaas]

تولید انرژی:

جهت تولید انرژی عمدتاً از زغال سنگ، گاز یا سوخت هسته ای استفاده می شود. به علت رفتار ترمومکانیکی و شیمیایی دیرگدازها استفاده از زغال سنگ محدود شده است. تقویت سیستم توربین های احتراقی نیاز به بهبود کیفیت سرامیک هایی که در آن توربین ها مورد استفاده قرار گرفته اند، پوشش های محافظ حرارتی و هم چنین کاهش هزینه های تولید دارد. مشکل کاهش آلودگی های ناشی از مواد و امواج رادیواکتیو در مجتمع های تولید انرژی می بایست حل گردد. فاکتورهای زیست محیطی که شامل نوع و میزان مواد آلاینده است، ریسک سلامتی، درصد آلایندگی و روند آلودگی خاک، آب و هوا می بایست تحت کنترل قرار گیرد. الیاف، اکسید کرم و ذرات ریزدانه و... می توانند سرطان زا بوده و در نتیجه می بایست برای این مواد جایگزینی تهیه شود.



صنعت ساختمان :

با توجه به اینکه صنعت ساختمان تاثیر زیادی بر زندگی مردم دارد درنتیجه مواد سرامیکی در این بین تاثیرگذار هستند. این مواد شامل انواع سیمان، بتن، گچ، کاشی و آجر می گردد. سرامیک های سنتی هم اکنون دراین صنعت مورد استفاده قرار می گیرند ولی به علت کم بودن تحقیقات پیشرفته بیشتر در این زمینه نیازمند صرف هزینه و دقت بیشتری است. امروزه تحقیقات بر روی مواد لازم جهت مرمت آثار باستانی و مقبره های قدیمی و ... در حال توسعه است.

[almaas]

تهیه پودر:

تهیه پودر نیازمند مطالعات تکمیلی بیشتری در زمینه فرآیند شکل دهی و افزایش دانسیته قطعات است. برخی از روش های شکل دهی مانند پرس کردن، ریخته گری دوغابی و ریخته گری نواری کاملا شناخته شده اند. زینترینگ بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است و مکانیزم های آن در سرامیک ها مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی اختلاف دانسیته در هنگام فرآیند پرس و انقباض ناشی از زینترینگ می بایست برای محاسبه قطعات قبل از تولید مورد توجه قرار گیرد. قالبگیری تزریقی یکی از روش هایی است که هزینه های تولید را پائین آورده اما به علت استفاده از مواد ارگانیک می بایست که از سیستم خارج شوند باید دقت لازم مبذول گردد.



بیوسرامیک ها

امروزه ایمپلنت های مورد استفاده در ارتوپدی به طور متوسط طول عمری در حدود 10 تا 15 سال دارند که بیشتر کاهش طول عمر این مواد به علت تجزیه است، که این امر به دلیل پوشش های پلی اتیلن فلزات و سرامیک ها ( آلومینا – اتیریا و زیرکونیای پایدار شده) است. سعی بر این است که عمر متوسط قطعات به بیش از سی سال افزایش یابد که نیازمند ایجاد پوشش های جدید سرامیکی برای قسمت های مختلف است. همچنین باید قابلیت اعتماد به این قطعات سرامیکی افزایش یابد. سعی بر این است که با کنترل شرایط ریزساختاری (کلوئیدی و سل ژل) با کنترل مواد پایه آلومینایی و زیرکونیایی مقاومت در برابر ترک و پایداری را افزایش داد.


متالورژی پودر:

صنعت متالوژی پودر، صنعتی است که در آن با استفاده از فشار بالا، پودر فلزات را تبدیل به قطعات و اجزایی می کنیم که از روش های دیگر معمول، تولید آن امکان پذیر نمی باشد. قطعات متالورژی پودر می توانند از فلزات آهن، آلومینیوم، مس، نیکل، تیتانیوم، پلاتین، منیزیوم، استرانسیوم عناصر کمیاب و مواد دیگر تهیه شوند. در صنعت متالورژی پودر از قطعات تکه تکه شده فلزات استفاده نمی کنند بلکه از پودرهای فلزات که توسط روش های بمباران اتمی، یا ریزسازی فلز ذوب شده، احیاء اکسیدها، الکترولیز(تجزیه بوسیله جریان برق) و احیای شیمیایی تهیه می شوند. خواص بسیار نامحدودی برای قطعات متالورژی پودر حاصل می گردد به طوری که استحکام بالاتر، دانسیته تقویت شده و گزینه های مقصد دیگری نسبت به تهیه فلزات به صورت سنتی دراین روش حاصل می گردد.

قطعات متالورژی پودر رشد زیادی در صنایع خودرو و هواپیما داشته است. متور هواپیما بیش از 4500 پوند از قطعات سوپر آلیاژهای تهیه شده به روش متالورژی پودر را در خود جای داده است.
خواص قطعات متالورژی پودر بسیار برای صنایع هواپیمایی مهم است زیرا این قطعات در دماهای بالای بکاررفته و تلورانس و تحمل بالایی از خود نشان می دهند