Có thể dùng gốm để thay thế gang thép được không?

Từ xưa đến nay kim loại là vật liệu hàng đầu, đặc biệt gang thép, có phạm vi sử dụng hết sức rộng rãi. Tuy gang thép có nhiều ưu điểm nhưng cũng có không ít nhược điểm: Dễ bị ăn mòn, không chịu được nhiệt độ cao, không đủ cứng, dẫn nhiệt. Điều đáng chú ý là gang thép có các điểm yếu của kim loại còn gốm lại có nhiều điểm mạnh của vật liệu phi kim.

Không lẽ một loại vật liệu chạm đến thì vỡ, đập thì gãy lại có thể thay được gang thép? Sau khi phân tích tỉ mỉ, cẩn thận các nhà khoa học nhận thấy sở dĩ vật liệu gốm thường dễ bị vỡ, gãy do trong đất sét để chế tạo gốm có nhiều tạp chất. Vì vậy các nhà khoa học đã đem ba loại nguyên liệu: Cát, ziriconi đioxit, tinh bột trộn với nhau theo tỉ lệ nhất định, đem nung ở nhiệt độ 1400°C trong bảy giờ. Cuối cùng người ta đã chế tạo được loại gốm silicat nhiễm nitơ, màu xám bạc. Đây là loại gốm kỹ thuật cao, có tỉ trọng gần bằng tỉ trọng của nhôm kim loại, chịu được nhiệt độ cao hơn 1500°C, rất bền, có độ cứng rất cao, chỉ có thể dùng dao kim cương mới cắt gọt được. Về sau người ta đã tiếp tục chế tạo được các loại gốm mới như: Cacbon - silic, ziriconi đioxit, titan cacbon hoá, nhôm oxit tăng bền…

Các loại gốm kỹ thuật cao có thành phần khác nhau có phạm vi sử dụng khác nhau. Gốm ziriconi đioxit có các tính chất đặc biệt: Chịu được mài mòn, bền hoá học, chịu được nhiệt độ cao nên có thể dùng để chế tạo xy lanh cho động cơ mà không cần hệ thống làm lạnh, để nhiệt lượng được sinh ra sau khi dầu cháy sẽ chuyển thành động lực dùng cho chuyển động của xe cộ. Ngoài ra loại xy lanh này có độ cứng cao, khó bị mài mòn, không bị các chất khí sinh ra khi dầu bị phân huỷ là những chất có tính axit, ăn mòn. Vì vậy xe ô tô với xy lanh chế tạo bằng gốm kỹ thuật cao có tuổi thọ dài, công suất lớn, giá thành chế tạo thấp, tiết kiệm được lượng lớn kim loại và tiết kiệm được 30% lượng dầu tiêu phí.

Có điều rất lý thú là nếu dùng gốm kỹ thuật cao có chứa ziriconi oxit để chế tạo dao cắt gọt, thì khi dao do các lực xung kích làm xuất hiện khe nứt, thì dao sẽ tự động nở ra làm liền lại khe nứt. Dao cắt chế tạo bằng gốm ziriconi oxit, lưỡi dao dùng lâu không bị cùn, không gỉ, không mẻ, nên được gọi là loại dao cắt "trường tồn" có tuổi thọ dài.

Sự phát triển của kỹ thuật gốm kỹ thuật cao làm cho gốm cứng hơn thép, bền hơn kim loại màu như đồng, nhôm, bền như chất dẻo. Đem gốm titan đioxit nghiền thành bột mịn đến cỡ hạt của vi tinh thể, thêm chất kết dính rồi đem thiêu kết ở nhiệt độ cao, ép thành tấm. Sau đó gia nhiệt đến 180°C rồi ép định hình, cuối cùng có thể tạo được các tấm vật liệu gốm lượn sóng. Với loại gốm canxi florua, thậm chí chỉ cần gia nhiệt đến nhiệt độ 80°C sẽ có thể thay đổi hình dạng khi ép.

Dùng gốm kỹ thuật cao thay gang thép chỉ là sử dụng một phần tính năng của vật liệu. Gốm kỹ thuật cao có tiềm lực của một loại "vật liệu vạn năng" trong tương lai sẽ có phạm vi sử dụng rộng rãi.