КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Общие сведения

Керамические материалы все шире используются в технике. Разнообразие областей применения керамических изделий основывается на их характерных свойствах, которые во многих отношениях недостижимы для других материалов. Преимуществом керамики, по сравнению с металлическими и полимерными конструкционными материалами, является способность к эксплуатации в условиях воздействия высоких температур и коррозионно-активных сред без значительной деградации механических свойств во времени. Керамика хорошо сохраняет форму и обладает большой твердостью, механической прочностью, а также высокими диэлектрическими свойствами.

За последние 20 лет были разработаны новые высокоэффективные конструкционные керамические материалы. Режущие инструменты из сиалона[1] или оксида алюминия позволяют добиться более высокой скорости резания, чем у самых лучших металлических инструментов. Искусственные суставы с высокими показателями износостойкости делают из керамических биосовмесгимых материалов. Ученые разных стран работают над внедрением керамики в конструкцию поршневых и турбинных двигателей. Удалось добиться также повышения вязкости разрушения керамики. Современные пуленепробиваемые жилеты состоят из карбида бора или оксидов алюминия, покрытых тканью.

Керамика - это многокомпонентный гетерогенный материал, получаемый спеканием высокодисперсных минеральных частиц (глин, оксидов, карбидов, нитридов и др.). Если в состав керамики входят металлы, то этот вид керамики называют керметами (см. далее п. 4.3).

Керамика представляет собой пористый материал, содержащий кристаллы с ковалентной или ионной связью - сложные оксиды, карбиды или твердые растворы на их основе. Как правило, керамика имеет поликристаллическую структуру с прослойками стекла и с беспорядочным расположением зерен и поэтому однородна по свойствам.

Керамика как поликристаллическое твердое тело состоит в общем случае из грех основных фаз (рис. 3.1):

  • • кристаллической, состоящей из зерен;
  • • аморфной (стекловидной) - в виде прослоек, располагающихся между зернами;
  • • газовой - в виде пор между зернами, окруженными прослойками аморфной фазы.
Структура керамики

Рис. 3.1. Структура керамики

По структуре керамику подразделяют на грубую, имеющую крупнозернистую неоднородную в изломе структуру (пористость

5... 30 %), и тонкую - с однородной мелкозернистой структурой (пористость менее 5 %). К грубой керамике относят многие строительные керамические материалы, например лицевой кирпич, к тонкой - фарфор, пьезо- и сегнетокерамику, ферриты, кермегы, некоторые огнеупоры и др., а также фаянс, иолуфарфор, майолику. В особую группу выделяют так называемую высокопористую керамику (пористость 30... 90 %), к которой обычно относят теплоизоляционные керамические материалы, материалы для фильтров и диэлектриков в электротехнике.

  • [1] Сиалон (sialon) - представитель смесей нитрида кремния (Si3N4) и оксида алюминия (AI2O3). Получают спеканием соединений, содержащих Si, А1, О, N (по начальным буквам элементов, входящих в керамику, ее называют «сиалон»), Сиалоночень близок по механическим свойствам к нитриду кремния, но обладает болеевысокими сопротивлением к пластической деформации и стойкостью к окислению.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >