Vì sao gốm kim loại có thể bền với nhiệt độ cao?

Trong thời đại sản xuất phát triển với tốc độ nhanh chóng ngày càng đòi hỏi tốc độ cao hơn. Ô tô chạy đua và vượt xe ngựa; xe lửa lại vượt ô tô, máy bay lại vượt qua xe lửa; tên lửa lại vượt qua máy bay.

Ô tô chạy bằng động cơ đốt trong, xe lửa từng chạy trên đường sắt bằng động cơ hơi nước, máy bay bay tới trước bằng cánh quạt. Máy bay bay bằng động cơ phản lực càng có tốc độ lớn. Tốc độ của máy bay siêu thanh đã vượt qua ba lần tốc độ âm thanh. Còn các con tàu vũ trụ lại có tốc độ lớn đáng kinh ngạc…

Tốc độ cao luôn gắn liền với nhiệt độ cao: Khi nhiên liệu cháy để tạo luồng khí phun sẽ có nhiệt độ rất cao. Từ các đầu ống phun của tên lửa sẽ phun ra khí cháy sáng loá mắt có thể có nhiệt độ cao đến 5.000°C tạo nên các xoáy lửa. Chúng ta biết rằng nhiệt độ trên bề mặt Mặt Trời khoảng 6.000°C. Khi tên lửa bay với vận tốc cao, dòng khí do nhiên liệu năng lượng cao cháy sẽ được phun ra ở thiết bị phun đặc biệt. Vật liệu nào có thể chịu đựng được nhiệt độ cao đến 5.000°C? Rõ ràng các vật liệu như: Gỗ, chất dẻo, thủy tinh, kim loại đều không thích hợp. Có thể dùng gốm được không? So với kim loại thì gốm có ưu điểm, nhưng vẫn là quá giòn.

Người ta đem bột kim loại mịn trộn vào đất sét tạo thành một “hỗn hợp” đặc biệt là gốm kim loại. Gốm kim loại có nhiều ưu điểm so với kim loại như bền chắc, ít giòn, lại giống gốm ở chỗ chịu được nhiệt độ cao; chống được chất oxy hóa. Gốm kim loại chứa đến 20% carbon có thể dùng để chế tạo đầu ống phun lửa (còn gọi là loa phun) của các tên lửa vũ trụ.

Đại đa số tên lửa vũ trụ hiện đại được chia thành nhiều tầng gọi là tên lửa “nhiều tầng”. Khi kim loại trong gốm kim loại đã bay hơi hết thì nhiên liệu của tên lửa cũng không còn bao nhiêu và tầng tên lửa tương ứng sẽ tách khỏi con tàu mang nó. Một tên lửa khác của vật mang sẽ lại bắt đầu phun khí và tiếp tục đưa vệ tinh bay tới trước.

Gốm kim loại có thể dùng để chế tạo dao cắt kim loại, dao sẽ cắt kim loại như bóc khoai. Gốm kim loại còn được dùng trong các lò phản ứng nguyên tử, có thể chống lại kẻ địch nguy hiểm trong lò phản ứng là kim loại natri ở trạng thái chảy lỏng có tính ăn mòn rất mạnh. Vì vậy cho dù gốm kim loại chỉ có khoảng 90 năm lịch sử đã trở thành vật liệu mũi nhọn quan trọng trong khoa học kỹ thuật.