Керамикалық материалдар

Заманауи керамикалық материалдар - бұл арнайы керамика негізіндегі дәстүрлі керамикадан жасалған және дәстүрлі керамикадан ерекшеленетін ерекше сипаттамалары бар керамиканың жаңа түрі. Ол дәстүрлі керамика ұғымы мен ауқымынан әлдеқашан шығып кеткен. Бұл жоғары және жаңа технологияның өнімі. Сондықтан керамикалық материалдар көне және жас пән болып табылады.

Қазіргі керамикалық материалдар деп аталатындар бейорганикалық металл емес материалдар болып табылады. Бұл металдар мен органикалық материалдармен қатар заманауи материалдардың үш негізгі санатының бірі. Бұл сонымен қатар металл материалдар мен органикалық материалдардан басқа барлық материалдарды жалпы тану. Бұл тарауда талқылау объектісі қазіргі заманғы керамикалық материалдар немесе қазіргі заманғы бейорганикалық металл емес материалдар болып табылады.

Қазіргі керамикалық материалдар жоғары технологиялық коннотацияларға ие. Дәстүрлі материалдармен салыстырғанда. Ол негізінен мынадай үш сипаттамаға ие:

(1) Қазіргі заманғы ғылыми-техникалық даму талаптарына негізделген. Ол қазіргі ғылым мен техниканың дамуының өнімі және жоғары технологиялық өнім болып табылады.

(2) Өндіріс процесі күрделі және қазіргі заманғы ғылыми-техникалық жетістіктерді басшылыққа алуды талап етеді. Сондықтан бұл техникалық білімді қажет ететін өнім.

(3) Ол тамаша және ерекше қасиеттерге ие және коммерциялық және жаңа технология салаларының талаптарына жауап бере алады.

Керамикалық материалдардың классификациясы

Өндіріс пен ғылым мен техниканың дамуымен. Керамикалық материалдар мен бұйымдардың түрлері күннен күнге артып келеді. Әртүрлі материалдардың немесе бұйымдардың сипаттамаларын түсінуді жеңілдету үшін олар әдетте әртүрлі бұрыштардан жіктеледі.

1. Химиялық құрамы бойынша жіктелуі

(1) Оксидті керамика. Керамикалық отбасында өте маңызды орын алатын оксидті керамиканың көптеген түрлері бар. Ең жиі қолданылатын оксидті керамика Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO. Cr2O3, муллит (3Al2O3.2SiO4) және шпинель (MgAl2O3) және т.б. Керамикадағы Al2O3 және SiO2 металл материалдардағы болат пен алюминий қорытпалары сияқты кеңінен қолданылады. Кейбір оксидті керамика 11.1-кестеде келтірілген. Силикаттар да оксидтер қатарына жатады. ZrsiO4 сияқты. Қоңырау күтті. BaT, CgyiO сияқты композициялық оксидтер де бар; т.б. да осы санатқа жатады.

Керамикалық материалдар химиялық құрамы бойынша жіктеледі

(2) Карбидті керамика. Карбидті керамика әдетте оксидтерге қарағанда жоғары балқу температурасына ие. Ең жиі қолданылатындары SIC, SC, Phoenix C. TIC және т.б. Карбидті керамика дайындау процесінде атмосферадан қорғаныс болуы керек.

(3) Амидтік керамика. Ең кең таралған хлорид - бұл тамаша кешенді механикалық қасиеттері және жоғары температураға төзімділігі бар a-ji. Сонымен қатар, TZN, BN және AI нитридті керамиканың қолданылуы барған сайын кең таралуда. Жақында ғана пайда болған C3N4 Si3O4-тен жақсы өнімділікке ие болады деп күтілуде.

(4) Төрт химиялық керамика. Борид керамикасының қолдану аясы өте кең емес. Олар негізінен өнімділікті жақсарту үшін басқа керамикалық матрицаларға қосылатын терең қоспалар немесе екінші фазалар ретінде пайдаланылады. Жиі қолданылатындарына Ti, Zr& және т.б.

2. Өнімділік және пайдалану бойынша классификация

(1) Құрылымдық керамика. Құрылымдық керамика құрылымдық бөлшектерді өндіру үшін құрылымдық материалдар ретінде пайдаланылады. Негізінен оның механикалық қасиеттерін пайдаланыңыз. Күшейтілген беріктік, қаттылық, қаттылық, модуль, тозуға төзімділік, жоғары температураға төзімділік (жоғары температураға төзімділік, термиялық соққыға төзімділік, абляцияға төзімділік) және т.б. Жоғарыда аталған ядролық химиялық құрамы бойынша жіктелген төрт керамиканың көпшілігі құрылымдық керамика болып табылады. AjZQ тасы сияқты. 3N4 және ZX жоғары механикалық қасиеттері бар репрезентативті құрылымдық керамикалық материалдар болып табылады.

(2) Функционалды керамика. Функционалды керамика негізінен олардың электромагниттік қасиеттері, жылулық қасиеттері, оптикалық қасиеттері, биологиялық қасиеттері және т.б. сияқты физикалық қасиеттерін пайдалана отырып, функционалдық құрылғыларды өндіру үшін функционалдық материалдар ретінде пайдаланылады. Мысалы феррит. Ферроэлектрлік керамика негізінен электромагниттік қасиеттері үшін қолданылады. Ол электромагниттік компоненттерді жасау үшін қолданылады, диэлектрлік керамика конденсаторларды жасау үшін, ал пьезоэлектрлік керамика - орын ауыстыру немесе қысым датчиктерін жасау үшін қолданылады. Қатты электролит керамикасын ион тасымалдау қасиеттерін пайдалана отырып, оттегі детекторларын жасау үшін пайдалануға болады. Биокерамика жасанды сүйектер мен жасанды тістерді жасау үшін қолданылады. Асқын өткізгіш материалдар мен оптикалық талшықтар да функционалды керамика санатына жатады.

Жоғарыдағы классификацияның да салыстырмалы екенін айта кеткен жөн. Абсолютті емес, кейде құрылымдық керамика мен функционалды керамика арасында қатаң шекара болмайды. Кейбір керамикалық материалдар үшін екеуі де бар. Пьезоэлектрлік керамика. Оны функционалды керамикаға жатқызуға болатынымен, оның механикалық қасиеттеріне, мысалы, беріктік, қаттылық, қаттылық және серпімділік модулі сияқты белгілі талаптар бар. Ең алдымен, ол жалпы пьезоэлектрлік сипаттамаларға қол жеткізу үшін E күшіне төтеп беру кезінде зақымдануды болдырмау үшін жеткілікті беріктікке ие болуы керек. Сонымен қатар, жоғары температураға төзімді құрылымдық керамика немесе ғарыш кемелерінің жылу өткізбейтін бөліктеріне арналған термиялық соққыға төзімді және отқа төзімді керамика сияқты, олар құрылымдық керамика санатына жатады. Дегенмен, жылу кеңею кедергісі тек өзінің беріктігімен, қаттылығымен және модулімен анықталмайды, сонымен қатар жылу өткізгіштік пен жылу кеңею коэффициенті де жылу соққысына төзімділікке өте маңызды әсер ететін механикалық қасиеттермен бірдей. Коррозияға төзімділік химиялық керамиканың маңызды көрсеткіші болып табылады (мысалы, қышқылға төзімді сорғылар), бірақ өнеркәсіптің талаптарын қанағаттандыру үшін оның белгілі бір механикалық қасиеттері болуы керек. Асқын өткізгіш материалдардан сым жасау қиын, өйткені олардың майлылығы жоғары. Сондықтан ол әлі практикалық қолдану кезеңіне кіре алмайды. Қорытындылай келе, ол құрылымдық керамика немесе функционалды керамика болсын, механикалық қасиеттер керамикалық материалдардың ең негізгі қасиеттері болып табылады. Тек әртүрлі қолдану механикалық қасиеттерге әртүрлі талаптар қояды.

Бұл тарауда негізінен құрылымдық керамика қарастырылады.

Керамиканың артықшылықтары

1. Керамикалық материалдардың өнімділік сипаттамалары

Бәрімізге белгілі, металдық материалдардың (таза алтын немесе қорытпалар) химиялық байланыстары негізінен металдар болып табылады. Олар металл оң атомдарынан және оларды толтыратын электронды бұлттардан тұрады. Металл байланыстарының бағыттылығы жоқ. Сондықтан металл жақсы пластикалық деформациялық қасиеттерге ие. Металл емес қосылыстарды елемейтін керамикаға келетін болсақ, олардың химиялық қасиеттері денсаулық пен коваленттік байланыстардан жоғары. Бұл химия күшті бағыттылыққа және жоғары байланыстыру энергиясына ие. Сондықтан керамикалық материалдардың пластикалық деформацияға ұшырауы қиын. Жоғары сынғыштық және күшті жарықтарға сезімталдық. Бұл керамикалық материалдардың Ахиллес өкшесі. Бірақ дәл осы химиялық байланыс түріне байланысты құрылымдық керамика металл материалдардан жоғары бірқатар ерекше қасиеттерге ие.

①Жоғары қаттылық оның тамаша тозуға төзімділігін анықтайды;

②Жоғары жалын нүктесі. Оның тамаша ыстыққа төзімділігі бар екені анықталды;

③Жоғары химиялық тұрақтылық. Бұл оның коррозияға төзімділігі жақсы екенін анықтайды.

Керамикалық материалдар мұндай тамаша артықшылықтарға ие болса да. Дегенмен, оның өлімге әкелетін кемшілігі - сынғыштық - оның өнімділігі мен практикалық қолданылуын шектейді. Сондықтан керамиканың қатайтылуы бүкіл әлем назарын аударатын керамикалық материалдарды зерттеу саласындағы негізгі тақырыпқа айналды (толығырақ ақпаратты керамиканың қатайту бөлімін қараңыз).

2. Қазіргі (озық) керамика мен дәстүрлі керамиканың салыстырылуы

Қазіргі керамика дәстүрлі керамикамен салыстырғанда. Шикізат құрамында, дайындау процесінде, ұйымдастыру құрылымы мен өнімділігінде айтарлықтай айырмашылықтар бар.

Дәстүрлі керамика мен қазіргі керамика арасындағы контраст