هناك مواد خاصة مقاومة للحرارة. وهذا يقود إلى ما يُعرف بالمواد الحرارية. إنها مهمة جدًا وتُستخدم في أنواع مختلفة من الصناعات، بما في ذلك إنتاج الصلب، الزجاج، والأسمنت. تحتاج المواد الحرارية إلى درجات الحرارة العالية للتفاعلات الكيميائية، والتي قد تكسر المحفزات المثلى إلى جزيئات. من المهم إجراء اختبار لهذه المواد لضمان أدائها بكفاءة وأمان في مهامها المختلفة.
في هذه الجزء، سنرى كيف يمكن اختبار هذه المواد الفريدة. نقوم بالاختبار لأننا نريد التأكد من أن المواد عند استخدامها تكون قوية ومتينة. يمكن اختبار المواد الحرارية بعدة طرق، وكل طريقة توفر رؤى محددة وقيمة:
التحليل الكيميائي: مع هذا النوع من التحقيق، يتم أخذ المادة إلى المختبر لتحليل علمي لكيفية تفاعل التركيب الكيميائي للمادة. نحن بحاجة لإجراء هذا التحليل في أي من السيناريوهات التي يمكن أن نستخدم فيها تلك المادة حتى نعرف كيف ستتفاعل معها.
هناك بعض العوامل المهمة التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختبار المواد الحرارية. تشمل هذه العوامل درجة الحرارة التي سيتم استخدام المادة فيها. يمكن لكل نوع من المواد الحرارية تحمل نطاق درجة حرارة معين. هذا هو السبب في حاجتنا لاختيار المادة المناسبة للعمل. يجب علينا أيضًا النظر في حجم المادة وشكلها، ومدى خلوها (المسامية)، وكيميائها. كل هذه العوامل يمكن أن تؤثر على جودة أداء المادة.
هناك أسباب وجيهة لاختبار المواد. أحد الأسباب الرئيسية هو السلامة. العمل بدرجات حرارة عالية باستخدام المواد الحرارية، والتي تُستخدم في أماكن مثل مصانع إنتاج الصلب والزجاج. عندما تعمل المواد بشكل غير صحيح، قد يؤدي ذلك إلى عواقب خطيرة مثل الحريق أو الانفجار أو حتى أنواع أخرى من الحوادث. لهذا السبب، فإن الاختبار ضروري تمامًا لضمان أن هذه المواد يمكن استخدامها في التطبيقات المناسبة بأمان.
سبب آخر مهم لاختبار هذه المواد هو التأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. يجب أن تؤدي المواد الحرارية وظيفتها تحت درجات حرارة مرتفعة. يتيح لنا الاختبار التأكد من أنها ستعمل كما هو مخطط لها. وهذا يخبرنا أيضًا بمدى فترة بقاء المادة قبل واستخدامها، وما إذا كانت ستكون قوية بما يكفي لتحمل الظروف التي ستخضع لها.
من المهم أيضًا اختبار المواد في ظروف مختلفة حتى تتمكن المواد الحرارية من تقديم أفضل أداء ممكن. يعد التدوير الحراري من أكثر الظروف شيوعًا التي سنختبرها. تخضع المادة لعدة دورة من التسخين والتبريد لمحاكاة التغيرات السريعة في درجة الحرارة، وهذا هو الاختبار الذي يحدد سلوك الفشل الميكانيكي. يعتبر هذا الاختبار حاسمًا للحصول على رؤية حول كيفية استجابة هذه المواد للصدمات الحرارية.