सेरमेट : धातू व मृत्तिका द्रव्य यांची अतिसूक्ष्म चूर्ण मिसळून, दाबून किंवा त्यांचे तापपिंडन (वितळू न देता तापवून संसक्त व बद्ध द्रव्य तयार) करून बनविलेल्या दृढ अशा ⇨ संमिश्र द्रव्यांच्या एका गटाला सेरमेट म्हणतात (उदा., निकेल-टिटॅनियम कार्बाइड, क्रोमियम-ॲल्युमिनियम कार्बाइड इत्यादी). सिरॅमिक (मृत्तिका द्रव्य) या शब्दातील सेर (Cer) व मेटल (धातू) या शब्दातील मेट (Met) हे शब्दांश एकत्र करून सेरमेट शब्द तयार झाला आहे. त्याला सेरॅमल किंवा मेटल सिरॅमिक असेही म्हणतात.
मृत्तिका द्रव्य आणि धातू यांसारख्या विजातीय द्रव्यांपासून सेरमेट बनलेली असल्याने त्यांच्या दोन घटकांदरम्यानचे भौतिकीय गुणधर्म त्यांच्यात आलेले असतात. मृत्तिका द्रव्ये अतिउच्च तापमानाला अतिबळकट असली, तरी ती ठिसूळ असून ती आघात सहन करू शकत नाही. याउलट धातू पूर्णतया तन्य (तार काढता येण्यासारखा) असून त्यांचे आघात सहन करण्याचे बल उच्च असते. मात्र उच्च तापमानाला धातू दुर्बल होतात. तथापि, या दोन घटकांपासून बनलेल्या सेरमेट या द्रव्याचे बल उच्च तापमानाला टिकून राहते आणि ते मृत्तिका द्रव्याएवढे ठिसूळ नसते.
बहुतेक सेरमेटे धातूसारखी दिसतात व पुष्कळ बाबतींत धातूप्रमाणे वर्तन करतात. त्यांच्यातील मृत्तिका द्रव्याचे अस्तित्व कळण्यासाठी त्यांचे सूक्ष्मदर्शकीय निरीक्षण करणे गरजेचे असते. सेरमेटे उच्च तापमानाला न वितळता टिकून राहतात. उच्चतापसह मृत्तिका द्रव्य व धातवीय बंधक यांच्या संयोगातून बनलेल्या सेरमेटांचे बल व कठिनता वाढलेली असते. सेरमेटे अधिक उच्च तापमान, झीज व संक्षारण यांना रोध करणारी असतात.
त्यांचे हे गुणधर्म रासायनिक संरचना व संस्करण (प्रक्रिया) यांवर अवलंबून असतात. काही सेरमेटे तन्य व ऊष्मीय आघातरोधी असतात. सेरमेटांमध्ये काही दोष वा उणिवाही आहेत. भाजल्यावर सेरमेटे आकुंचन पावत असल्याने त्यांचे बिनचूक मापांचे भाग तयार करणे वा घडविणे हे अवघड काम असते. तसेच त्यांचे पृष्ठभाग गुळगुळीत करण्यासाठी ⇨ शाणन यंत्रेच वापरावी लागतात.
धातूंची ऑक्साइडे, कार्बाइडे, बोराइडे, सिलिसाइडे, नायट्राइडे अथवा त्यांची मिश्रणे सेरमेटांचे घटक असू शकतात. सेरमेटाच्या करण्यात येणाऱ्या उपयोगांनुसार त्यांच्यातील धातवीय घटकाची निवड करतात. १९८० सालापूर्वी फक्त ॲल्युमिना (ॲल्युमिनियम ऑक्साइड) हे मृत्तिका द्रव्य वापरीत. त्या वर्षी त्यात ३० टक्क्यांपर्यंत टिटॅनियम कार्बाइड हे मृत्तिका द्रव्य वापरण्यात आले. नंतर हळूहळू इतर मृत्तिका द्रव्यांचा वापर होत गेला.
सेरमेटे ⇨ चूर्ण धातुविज्ञानातील तंत्रे वापरून तयार करतात. धातू व मृत्तिका द्रव्ये या दोन घटकांची अतिसूक्ष्म चूर्णे किंवा तंतुरूपातील सूक्ष्म घटक मिसळून त्यांचा सूक्ष्म पातळीवर संयोग घडवून आणला जातो. या मिश्रणावर दाब दिला जातो आणि अतिउच्च तापमानाला ते न वितळू देता भाजतात. दाब व उष्णता यांच्यामुळे त्यात विशिष्ट बदल होऊन सेरमेट तयार होते. उच्च तापमानाद्वारे मिश्रण इष्ट त्या आकारात व आकारमानात घट्ट होते आणि नंतर तापपिंडनाद्वारे ते घनरूप होते. अशा रीतीने या दोन घटकांत नसणारे भौतिकीय गुणधर्म सेरमेटाला प्राप्त होतात.
सेरमेटाच्या दोन घटकांचे जोडकाम होताना म्हणजे त्यांची रचना होताना होणाऱ्या विक्रियांचे थोडक्यात वर्णन व वर्गीकरण पुढीलप्रमाणे करता येईल : (१) असमांग मिश्रणात रासायनिक विक्रिया घडत नाही. यात वैशिष्ट्यपूर्ण यांत्रिक अंतर्बंधन होते. यात नवीन प्रावस्था निर्माण होत नाही. तसेच मृत्तिका द्रव्यात धातवीय घटकाचे (वा याउलट) अंतर्गमन (घुसण्याची क्रिया) होत नाही आणि दोन्ही घटकांत बदल होत नाही. (२) पृष्ठीय विक्रियेने नवीन प्रावस्था निर्माण होते. घटक द्रव्यांत विद्राव्य (विरघळण्यायोग्य) नसलेल्या आंतरपृष्ठीय थरांच्या रूपातही ही प्रावस्था निर्माण होते. या थराची जाडी विसरणाची (पसरण्याची) त्वरा, तापमान व विक्रियेचा काळ यांच्यावर अवलंबून असते (उदा., ॲल्युमिना-बेरियम). (३) दोन घटकांमध्ये पूर्ण विक्रिया होते. यामुळे ⇨ घन विद्राव तयार होतो. मृत्तिका द्रव्याच्या व धातवीय घटकाच्या बहुआणवीय संरचना हे या विद्रावाचे वैशिष्ट्य असते. (४) आंतरपृष्ठीय थरांची निर्मिती न होता कणांच्या सीमांलगत अंतर्गमन होते (उदा., ॲल्युमिना-मॉलिब्डेनम).
यंत्रांचे वा हत्यारांचे घर्षण होणारे भाग, कर्तन व छिद्रण यांची यांत्रिक हत्यारे, ३,०००° से. तापमान सहन करू शकणाऱ्या उच्चतापसह विटा आणि अणुकेंद्रीय विक्रियक (अणुभट्टी), रॉकेटे व अवकाशयाने यांच्या संशोधनासाठी लागणारी साधनसामग्री इत्यादींमध्ये सेरमेटांचा उपयोग होऊ शकतो. उदा., निकेल-टिटॅनियम कार्बाइड यांच्या सेरमेटांचा अभ्यास झोत (जेट) एंजिनात वापरावयाची संभाव्य द्रव्ये म्हणून व्यापकपणे करण्यात आला आहे. टिटॅनियम कार्बाइडाचा अनेक धातूंशी संयोग करून बनविलेली सेरमेटे यंत्रण क्रियेसाठी वापरावयाच्या हत्यारांच्या कठीण व दृढ पात्यांसाठी, तसेच छिद्रण, शाणन, कर्तन इत्यादींसाठी लागणाऱ्या हत्यारांमध्ये करतात. कठीण बीड, उच्च कार्बनी पोलाद व कठीण मिश्र पोलाद यांच्या भागांचे अतितीव्र गतीमध्ये कर्तन व यंत्रण करण्यासाठी टिटॅनियम कार्बाइडयुक्त सेरमेट वापरतात. क्रोमियमाने बद्ध अशा ॲल्युमिनाचे सेरमेट ऊष्मीय आघाताला आणि उच्च तापमानातील ⇨ ऑक्सिडीभवनाला चांगला विरोध करते. हे सेरमेट तपयुग्म नलिका आणि वितळणाऱ्या धातूंमधील तापमान-संवेदी एषण्या यांसाठी वापरता येते. तसेच उच्च तापमानाला टिकून राहणाऱ्या ठराविक विद्युतीय प्रयुक्त्यांसाठी सेरमेटे वापरतात. ॲल्युमिनियम व युरेनियम डाय-ऑक्साइड यांच्यापासून बनविलेली सेरमेटे अणुकेंद्रीय विक्रियकांत विसरण प्रकारचे इंधन घटक म्हणून वापरतात. [ → अणुकेंद्रीय अभियांत्रिकी].
पहा : उच्चतापसह पदार्थ चूर्ण धातुविज्ञान मृत्तिका उद्योग संमिश्र द्रव्ये.
संदर्भ : 1. Evans, A., Pask, J. Eds., Surfaces and Interfaces in Ceramic and Ceramic-Metal Systems, 1981.
2. Naylor, P. Introduction to Metal Ceramic Technology, 1992.
3. Upadhyaya, G. S., Ed., Sintered Metal-Ceramic Composites, 1985.
ठाकूर, अ. ना.