Керамічныя матэрыялы

Сучасныя керамічныя матэрыялы - гэта новы тып керамікі, які распрацаваны з традыцыйнай керамікі на аснове спецыяльнай керамікі і мае адметныя характарыстыкі, якія адрозніваюцца ад традыцыйнай керамікі. Яна даўно выйшла за межы паняцця і рамак традыцыйнай керамікі. Гэта прадукт высокіх і новых тэхналогій. Такім чынам, керамічныя матэрыялы - прадмет старажытны і малады.

Так званыя сучасныя керамічныя матэрыялы - гэта неарганічныя неметалічныя матэрыялы. Гэта адна з трох асноўных катэгорый сучасных матэрыялаў нароўні з металамі і арганічнымі матэрыяламі. Гэта таксама агульнае прызнанне ўсіх матэрыялаў, акрамя металічных матэрыялаў і арганічных матэрыялаў. Аб'ектам абмеркавання ў гэтай главе з'яўляюцца сучасныя керамічныя матэрыялы або сучасныя неарганічныя неметалічныя матэрыялы.

Сучасныя керамічныя матэрыялы маюць высокатэхналагічны падтэкст. У параўнанні з традыцыйнымі матэрыяламі. У асноўным ён мае наступныя тры характарыстыкі:

(1) На аснове патрабаванняў сучаснага навукова-тэхнічнага развіцця. Гэта прадукт развіцця сучаснай навукі і тэхнікі і з'яўляецца высокатэхналагічным прадуктам.

(2) Вытворчы працэс з'яўляецца складаным і патрабуе кіраўніцтва сучаснымі навукова-тэхнічнымі дасягненнямі. Такім чынам, гэта тэхнічны навукаёмісты прадукт.

(3) Ён валодае выдатнымі асаблівымі ўласцівасцямі і можа адпавядаць патрабаванням камерцыйнай прамысловасці і прамысловасці новых тэхналогій.

Класіфікацыя керамічных матэрыялаў

З развіццём вытворчасці і навук.-тэхн. Віды керамічных матэрыялаў і вырабаў павялічваюцца з кожным днём. Каб палегчыць разуменне характарыстык розных матэрыялаў або вырабаў, іх звычайна класіфікуюць з розных бакоў.

1. Класіфікацыя па хімічным складзе

(1) Аксідная кераміка. Ёсць шмат відаў аксіднай керамікі, якія займаюць вельмі важнае месца ў сямействе керамікі. Найбольш часта выкарыстоўваюцца аксідныя керамікі Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, муліт (3Al2O3.2SiO4) і шпінель (MgAl2O3) і інш. Al2O3 і SiO2 у кераміцы гэтак жа шырока выкарыстоўваюцца, як сталь і алюмініевыя сплавы ў металічных матэрыялах. Некаторыя вырабы з аксіднай керамікі прыведзены ў табліцы 11.1. Сілікаты таксама ставяцца да шэрагу аксідаў. Такія як ZrsiO4. Званок чакаў. Існуюць таксама складаныя аксіды, такія як BaT, CgyiO; і г.д. таксама трапляюць у гэтую катэгорыю.

Керамічныя матэрыялы класіфікуюцца па хімічным складзе

(2) Карбідная кераміка. Карбідная кераміка звычайна мае больш высокую тэмпературу плаўлення, чым аксіды. Часцей за ўсё выкарыстоўваюцца SIC, SC, Phoenix C. TIC і г. д. Карбідная кераміка павінна мець абарону ад атмасферы падчас падрыхтоўкі.

(3) Амідная кераміка. Найбольш шырока выкарыстоўваным хларыдам з'яўляецца a-ji, які валодае выдатнымі комплекснымі механічнымі ўласцівасцямі і ўстойлівасцю да высокіх тэмператур. Акрамя таго, усё больш шырокае прымяненне атрымлівае нітрыдная кераміка TZN, BN і AI. Чакаецца, што C3N4, які нядаўна з'явіўся, будзе мець лепшыя характарыстыкі, чым Si3O4.

(4) Чатыры хімічныя керамікі. Сфера прымянення боридной керамікі не вельмі шырокая. Яны ў асноўным выкарыстоўваюцца ў якасці глыбокіх дабавак або другіх фаз, якія дадаюцца ў іншыя керамічныя матрыцы для паляпшэння прадукцыйнасці. Звычайна выкарыстоўваюцца з іх Ti, Zr& і г.д.

2. Класіфікацыя па прадукцыйнасці і выкарыстанні

(1) Канструкцыйная кераміка. Канструкцыйная кераміка выкарыстоўваецца ў якасці канструкцыйных матэрыялаў для вырабу дэталяў канструкцый. У асноўным выкарыстоўваюць яго механічныя ўласцівасці. Павышаная трываласць, трываласць, цвёрдасць, модуль, зносаўстойлівасць, устойлівасць да высокіх тэмператур (трываласць да высокіх тэмператур, устойлівасць да тэрмічнага ўдару, устойлівасць да абляцыі) і г. д. Большасць з чатырох керамічных вырабаў, класіфікаваных па ядзерна-хімічнаму складу, згаданых вышэй, з'яўляюцца канструкцыйнай керамікай. Такія, як камень AjZQ. 3N4 і ZX з'яўляюцца тыповымі канструкцыйнымі керамічнымі матэрыяламі з выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі.

(2) Функцыянальная кераміка. Функцыянальная кераміка выкарыстоўваецца ў якасці функцыянальных матэрыялаў для вытворчасці функцыянальных прылад, у асноўным з выкарыстаннем яе фізічных уласцівасцей, такіх як электрамагнітныя ўласцівасці, цеплавыя ўласцівасці, аптычныя ўласцівасці, біялагічныя ўласцівасці і г. д. Напрыклад, ферыт. Сегнетаэлектрычная кераміка ў асноўным выкарыстоўваецца з-за яе электрамагнітных уласцівасцей. Ён выкарыстоўваецца для вырабу электрамагнітных кампанентаў, дыэлектрычная кераміка выкарыстоўваецца для вырабу кандэнсатараў, а п'езаэлектрычная кераміка выкарыстоўваецца для вырабу датчыкаў перамяшчэння або ціску. Кераміку з цвёрдым электралітам можна выкарыстоўваць для вырабу дэтэктараў кіслароду, выкарыстоўваючы яе ўласцівасці перадачы іёнаў. Біякераміка выкарыстоўваецца для вырабу штучных костак і штучных зубоў. Звышправодныя матэрыялы і аптычныя валакна таксама адносяцца да катэгорыі функцыянальнай керамікі.

Варта адзначыць, што прыведзеная класіфікацыя таксама адносная. Замест таго, каб быць абсалютным, часам не існуе строгай мяжы паміж структурнай керамікай і функцыянальнай керамікай. Для некаторых керамічных матэрыялаў існуе і тое, і іншае. П'езаэлектрычная кераміка. Нягледзячы на ​​тое, што яе можна класіфікаваць як функцыянальную кераміку, яна таксама мае пэўныя патрабаванні да сваіх механічных уласцівасцей, такіх як трываласць, трываласць, цвёрдасць і модуль пругкасці. Перш за ўсё, ён павінен мець дастатковую трываласць, каб прадухіліць пашкоджанне пры вытрымцы сілы E, каб можна было дасягнуць агульных п'езаэлектрычных характарыстык. Акрамя таго, такія як высокатэмпературная канструкцыйная кераміка або тэрмаўстойлівая і вогнеўстойлівая кераміка для касмічных караблёў, тэрмаўстойлівыя дэталі, хоць яны належаць да катэгорыі канструкцыйнай керамікі. Аднак супраціў цеплавому пашырэнню вызначаецца не толькі ўласнай трываласцю, трываласцю і модулем, але цеплаправоднасць і каэфіцыент цеплавога пашырэння таксама такія ж, як і механічныя ўласцівасці, якія аказваюць вельмі важны ўплыў на ўстойлівасць да цеплавога ўдару. Устойлівасць да карозіі з'яўляецца важнай характарыстыкай хімічнай керамікі (напрыклад, кіслотаўстойлівых помпаў), але яна павінна мець пэўныя механічныя ўласцівасці, каб адпавядаць патрабаванням прамысловасці. Звышправодныя матэрыялы цяжка вырабляць у правады, таму што яны вельмі тлустыя. Таму ён пакуль не можа выйсці на стадыю практычнага прымянення. Падводзячы вынік, няхай гэта будзе структурная кераміка або функцыянальная кераміка, механічныя ўласцівасці - гэта самыя асноўныя ўласцівасці керамічных матэрыялаў. Проста розныя спосабы выкарыстання маюць розныя патрабаванні да механічных уласцівасцяў.

У гэтай главе разглядаецца ў асноўным структурная кераміка.

Перавагі керамікі

1. Эксплуатацыйныя характарыстыкі керамічных матэрыялаў

Як мы ўсе ведаем, хімічныя сувязі металічных матэрыялаў (чыстага золата або сплаваў) у асноўным складаюцца з металаў. Яны складаюцца з станоўчых атамаў металу і запаўняючых іх электронных аблокаў. Металічныя сувязі не маюць накіраванасці. Такім чынам, метал валодае добрымі ўласцівасцямі пластычнай дэфармацыі. Што тычыцца керамікі, якая ігнаруе неметалічныя злучэнні, то яе хімічныя ўласцівасці вышэй, чым здароўе і кавалентныя сувязі. Гэтая хімія мае моцную накіраванасць і высокую энергію сувязі. Такім чынам, керамічным матэрыялам цяжка падвяргацца пластычнай дэфармацыі. Высокая далікатнасць і моцная адчувальнасць да расколін. Гэта ахілесава пята керамічных матэрыялаў. Але менавіта з-за гэтага тыпу хімічнай сувязі канструкцыйная кераміка валодае шэрагам асаблівых уласцівасцей, якія пераўзыходзяць металічныя матэрыялы.

①Высокая цвёрдасць вызначае яго выдатную зносаўстойлівасць;

②Высокая тэмпература ўзгарання. Вызначана, што ён валодае выдатнай цеплаўстойлівасцю;

③Высокая хімічная стабільнасць. Гэта вызначае, што ён мае добрую ўстойлівасць да карозіі.

Хоць керамічныя матэрыялы маюць такія выдатныя перавагі. Аднак яго фатальны недахоп - далікатнасць - абмяжоўвае яго прадукцыйнасць і практычнае прымяненне. Такім чынам, загартоўка керамікі стала асноўнай тэмай у галіне даследаванняў керамічных матэрыялаў, якая прыцягвае ўвагу ва ўсім свеце (падрабязней глядзіце ў раздзеле пра загартоўку керамікі).

2. Параўнанне сучаснай (перадавой) керамікі з традыцыйнай керамікай

Сучасная кераміка ў параўнанні з традыцыйнай керамікай. Існуюць істотныя адрозненні ў складзе сыравіны, працэсе падрыхтоўкі, арганізацыйнай структуры і прадукцыйнасці.

Кантраст паміж традыцыйнай і сучаснай керамікай