تيتانيوم کاربيد
 

تيتانيم کاربيد (TiC) يکي ديگر از مواد سراميکي غير اکسيدي است که در طبيعت تشکيل نمي شود. اين ماده نيز بوسيله ي کاهش کربوترمال يا بوسيله ي واکنش مستقيم بين عناصر تيتانيم و کربن توليد مي شود. فرآيند توليد TiC نيز نيازمند دماي بالاي توليد مي باشد. دماي کربوراسيون بين است.

آلومينيوم نيتريد
 

چندين روش صنعتي براي توليد AIN وجود دارد. درحال حاضر دو تا از اين روش ها به صورتي صنعتي کار برد دارند. يکي از آنها نيتريداسيون مستقيم آلومينيوم است. که در زير واکنش آن نشان داده شده است.

در دماي بالاتر از نقطه ذوب فلز تمام پودر به صورت مستقيم به نيتريد تبديل مي شود. کنترل دقيق فرآيند بوسيله ي جلوگيري از انعقاد فلز در طي فرآيند نيتريداسيون انجام مي شود.
کاهش آلومينا با استفاده از نيتروژن و يا آمونياک درحضور کربن يکي ديگر از روش هاي توليد AIN است. (طبق واکنش زير)

مخلوط آلومينا و کربن با اتمسفر داراي نيتروژن و در دماي بالاتر از واکنش مي دهد. براي تبديل کامل مواد به AIN فاکتورهايي مانند اندازه ي ذرات پودر و مخلوط نمودن مناسب مواد مهم مي باشند. در دو روش توليد AIN، ناخالصي هاي اصلي اکسيژن (1.O% وزني) و کربن (زير O.O7%wt) هستند. ساير ناخالصي هايي که در اين ماده وجود دارد عبارتند از: سيليسيم، آهن، کلسيم. اين ناخالصي ها به طور نمونه وار هر کدام در غلظت هايي زير 50ppm وجود دارند. فروش جهاني AIN در حدود 200 تن در سال است. قيمت اين ماده در گسترده 20- 180 دلار بر کيلوگرم است. اين تفاوت قيمت به خاطر کيفيت و ويژگي هاي پودري AIN است.
در بسياري از کاربردهايAIN نياز است تا اين ماده به صورت زير لايه يا ديواره ي بوته باشد. اين ماده يک عايق الکتريکي خوب است و رسانايي گرمايي بسيار بالايي دارد. (بهتر از آهن) اين مسئله باعث شده تا از آن در بخش هاي الکترونيکي استفاده شود. بوته هاي آلومينيوم نيتريدي براي نگهداري مذاب فلزات استفاده مي شود.

سيليسيم نيتريد
 

سيليسيم نيتريد () يکي ديگر از کاني هاي مصنوعي است. اين ماده داراي دو فرم کريستالي است .فرم دما پايين آن است که اين فرم از آن نسبت به فرم β بيشتر ترجيح داده مي شود. (به عنوان ماده ي اوليه ) زيرا تغييرات فازي فرم βدر طي فرآيند زينترينگ موجب پديد آمدن تغييرات طولي در ساختار کريستالي مي شود. چندين روش براي سنتز پودر وجود دارد که اين روش ها شبيه به روش هاي توليد AIN است. اين روش ها عبارتند از :
1)نيتريداسيون پودر سيليسيم
2)کاهش کربوترمال سيليس در گاز نيتروژن
3)واکنش در فاز گاز يا سيلان () با آمونياک
بيشتر پودرهايي که به صورت تجاري در دسترس هستند از واکنش پودر سيليسيم با نيتروژن در دماي توليد شده اند. (طبق واکنش زير)

اين پودر عموما مخلوطي از فاز و β است (که نسبت به β برابر 90 به 10 است.) در اغلب موارد براي تسريع واکنش و جلوگيري از تشکيل فاز β از پودر به عنوان جوانه زا استفاده مي شود. پودر نيتريد شده شامل ناخالصي هايي مانند آهن ، کلسيم و آلومينيوم است. که اين ناخالصي ها از ابتدا در پودر سيليسيم وجود داشته اند و يا در طي فرآيند آسياب کردن ثانويه پديد آمده اند. پودر با خلوص بالا را مي توان بوسيله ي کاهش کربوترمال در دماي بين توليد کرد.( طبق واکنش زير)

اگر چه اين فرآيند باعث توليد پودرهايي مي شود که در آنها کربن و اکسيژن باقي مانده وجود دارد ولي پودر توليدي داراي مساحت سطح بالايي است و درصد فاز نيز در اين پودر بالاست.
پودرهاي با خلوص بالا همچنين بوسيله ي واکنش در فاز بخار توليد مي شود. که در زير اين واکنش ها آورده شده است:
?
پودر توليدي به روش بالا آمورف است. اما محصولاتي که تا دماي حرارت داده شوند.
تقريباً به طور کامل به فرم تبديل مي شود.
توليد جهاني، 500 تن در سال است. قيمت پودر اين ماده از 30 – 150 دلار بر کيلوگرم قيمت دارد. که اين قيمت به اندازه ي ذرات و کيفيت آن بستگي دارد.
سيليسيم نيتريد در دماهاي بالا داراي استحکام بالايي است. اين ماده داراي مقاومت به شک حرارتي ، مقاومت به خزش و مقاومت به اکسيداسيون بسيار خوبي در شرايط سخت است. از اين رو اين ماده براي ساخت قطعات توربين و موتورهاي ديزل مناسب است.

زيرکونيوم دي بورايد
 

زيرکونيوم دي بورايد يک ماده ي مناسب براي ساخت بوته ي ذوب فلزات است. علت اين مسئله مقاومت به خوردگي استثنائي اين ماده است. اين ماده همچنين در سلولهاي هال – هرولت (Hall- Heroultcells) (فرآيند توليد آلومينيوم ) به عنوان کاتد و در فرآيند تصفيه ي فولاد به عنوان تيوپ هاي ترموول استفاده مي شود.
فرآيندهاي مختلفي براي توليد استفاده مي شود. اين فرآيند ها شبيه به روش هاي توليد کاربيدها و نيتريدهاست. به صورت صنعتي اين ماده به روش واکنش مستقيم زيرکونيوم و بور توليد مي شود.

همچنين از واکنش کربوترمال نيز مي توان براي توليد استفاده کرد. که واکنش آن به شکل زير است.

همه ي اين واکنش ها بايد در دماي بالا و تحت اتمسفر خنثي يا خلاء انجام شود. قيمت پودر بين 60- 100 دلار بر کيلوگرم است.

تنگستن کاربيد
 

تنگستن کاربيد يک ماده ي مقاوم در برابر سايش است. اين ماده در فلز کاري، استخراج معدن و صنعت ساخت قطعات ماشين آلات و ساخت قالب کاربرد دارد. اين ماده بوسيله ي کربوره کردن پودر تنگستن توليد مي شود. ايالات متحده ي آمريکا سالانه 5500 تن WC مصرف مي کند.

کربن
 

گرافيت يکي از فرم هاي سه گانه ي کربن است. فرم هاي کريستالي ديگر کربن عبارتند از : الماس و فولرن ها ، گرافيت به طور طبيعي در سنگ هاي دگرگون مانند مرمر (marble) وجود دارد. البته اين ماده شباهت زيادي با ساير سراميک هاي غير اکسيدي ندارد.
گرافيت مورد استفاده در صنعت از منابع طبيعي استخراج مي شوند. بزرگترين توليد کنندگان گرافيت دنيا، چين و هند هستند. توليد جهاني اين ماده يک مگاتن در سال است. هم اکنون گرافيت در ايالات متحده ي آمريکا استخراح نمي شود. اگر چه اين کشور سالانه 300000 تن گرافيت به شکل مصنوعي توليد مي کند. که ارزش اين توليد يک ميليارد دلار است.
چندين روش براي توليد گرافيت به صورت مصنوعي وجود دارد. بسياري از اين روش ها بدين گونه هستند که کربن هاي غير گرافيتي در دماي بالاتر از گرما داده مي شوند تا گرافيت تشکيل شود. براي مثال فرم بسيار خالص از اين ماده بوسيله ي حرارت دادن مخلوط کلسينه شده ي کک نفتي و ذغال سنگ در دماي توليد مي شود. دماي بالاي اين فرآيند باعث مي شود تا اتم هاي کربن به صورت آرايش ورقه اي (ساختار گرافيتي) در آيند. گرافيت مصنوعي را همچنين مي توان بوسيله ي رسوب از حالت فاز بخار هيدرو کربن ها در دماهاي پايين (حدود ) توليد کرد.
بيشتر گرافيت مصنوعي که در ايالات متحده ي آمريکا توليد مي شود، براي ساخت الکترودهاي بسيار بزرگ استفاده مي شود. اين الکترودهاي بزرگ در کوره هاي قوس الکتريکي استفاده مي شوند. همچنين الکترودهاي باطري نيز از اين گرافيت ساخته مي شود. کاربردهاي عمده ي ديگر اين ماده در روانسازي و فولاد سازي است.
استفاده هاي عمده از گرافيت طبيعي در صنعت ديرگداز (45%) ، لقمه ترمز (%20) است.
گرافيت طبيعي حدود 500 دلار بر تن قيمت دارد. در حالي که نوع مصنوعي آن قيمتي بالاتر از 2000 دلار بر تن دارد.
ميزان الماس صنعتي توليد شده در ايالات متحده ي آمريکا بسيار کمتر از ميزان توليد گرافيت مصنوعي است. تقريبا 300 ميليون قيراط الماس مصنوعي به صورت سالانه توليد مي شود که کاربرد آن در ابزار آلات برش سنگ و مرمت آزاد راه ها و ساختمان هاست.
فولرن ها در سال 1985 کشف شدند. اين در حالي است که نانو تيوپ هاي کربني در سال 1991 کشف شدند. هر دو ماده ي اشاره شده هم اکنون به صورت تجاري در دسترس اند. البته اين مواد هم اکنون گران قيمت هستند و کاربرد آنها به محصولات خاصي (مثلا افزودني هاي مورد استفاده در پوشش هاي پليمري ) محدود مي شود.
منبع انگليسي مقاله : Ceramic Materials /C.Barry Carter .M.Grant Norton