double arrow

Керамика

Керамические материалы объединяют большую группу неорганических полимеров, получаемых путем смешивания порошковых минералов с последующим спеканием. В результате образуется многофазная структура, в которой могут присутствовать кристаллическая, стекловидная и газовая фазы. Чаще всего структура керамики является поликристаллической с прослойками стекла между зернами, с однородными свойствами. В зависимости от структурно-фазового состояния и свойств керамика делится на техническую и диэлектрическую.

Т е х н и ч е с к а я керамика характеризуется высокими показателями твердости, механической прочности при сжатии (sсж до 3000 МПа), жаропрочности (до 35000С), жаростойкости (до 20000С), химической стойкости, износостойкости, диэлектрических свойств. По химическому составу различают оксидную керамику и бескислородную керамику.

Оксидная керамика производится на основе чистых оксидов Al2O3 (корунда), ZrO2, MgO, CaO, BeO, ThO2, UO2.

Корундовая керамика с высокой твердостью и жаропрочностью применяется для режущего и деформирующего инструмента, деталей подшипниковых опор, высокотемпературного производственного и лабораторного оборудования.

Циркониевая керамика отличается слабокислыми свойствами, малым коэффициентом теплопроводности и используется при изготовлении огнеупорных тиглей для плавки металлов, для получения деталей термоизоляции, при нанесении жаростойких защитных покрытий.

Магниевая и кальциевая керамика, обладая основными свойствами, применяется для огнеупорных тиглей, футеровки печей, пирометрической аппаратуры.

Бериллиевая керамика имеет высокую теплопроводность и теплостойкость, способность рассеивать ионизирующее излучение больших энергий, высокий коэффициент замедления тепловых нейтронов. Благодаря этим свойствам оксид бериллия используется при изготовлении тиглей, деталей электронной техники, ядерных реакторов.

Ториевая и урановая керамика характеризуется высокой жаропрочностью, а урановая – и радиоактивностью. Оксид тория применяют в производстве тиглей, деталей электропечей, оксид урана используют для изготовления тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

Бескислородная керамика включает соединения элементов с углеродом (карбиды), с бором (бориды), с азотом (нитриды), с кремнием (силициды), с серой (сульфиды).

Карбид кремния (карборунд) SiC и карбид бора4С) имеют высокую твердость, жаростойкость, теплопроводность, коррозионную стойкость и износостойкость, полупроводниковые свойства. Поэтому их используют для изготовления абразивного инструмента, нагревательных элементов и деталей огнеупорных конструкций, подшипниковых устройств, поджигателей игнитронов.

Дибориды TiB2, ZrB2 и другие характеризуются высокой жаростойкостью, они применяются в производстве огнеупорных изделий. Нитрид бора a-BN с повышенной жаростойкостью и хорошими высокотемпературными диэлектрическими свойствами используется как износостойкий жаропрочный материал, а также для изготовления термонапряженных деталей электронного оборудования. Нитрид кремния Si3N4 имеет высокую жаростойкость и по удельной жаропрочности превосходит многие другие материалы, его область применения – ответственные термонапряженные детали машин и оборудования.

Силициды характеризуются наличием полупроводниковых свойств, жаростойкостью и жаропрочностью. При изготовлении нагревательных элементов для температуры 17000С, при нанесении жаростойких покрытий, для получения термонапряженных деталей наиболее часто используют дисилицид молибдена МоSi2.

Сульфиды также обладают полупроводниковыми свойствами, среди них дисульфид молибдена MoS2 отличается высокими антифрикционными качествами. Он применяется в виде сухого твердого смазочного материала и обеспечивает низкий коэффициент трения на воздухе при температурах до 4350С, в вакууме – при температурах до 11000С, в инертных газах – при температурах до 15400С.

Д и э л е к т р и ч е с к а я керамика поляризуется в электрическом поле, характеризуясь определенной диэлектрической проницаемостью . Она обладает высоким объемным удельным электросопротивлением (ρV ≥ 1012 Ом٠м), малой величиной диэлектрических потерь (tg δ < 0,1), сохраняет свои свойства при нагреве. В зависимости от стабильности величины диэлектрических потерь керамика разделяется на низкочастотную (электротехническую) и высокочастотную (радиотехническую).

Низкочастотная керамика включает электрофарфор, сегнетокерамику, пьезокерамику.

Электрофарфоровые изделия состоят из смеси каолина, кварца, полевого шпата, их диэлектрические потери сильно возрастают при нагреве выше 2000С. Механическая прочность изделий невелика, они представляют собой малоответственные электроизоляционные детали.

Сегнетокерамика изготовляется на основе титаната бария ВаTiO3, метаниобата свинца PbNb2O6 и других соединений. Она отличается возникновением самопроизвольной поляризации в определенных температурных интервалах с формированием больших значений диэлектрической проницаемости и ее нелинейной зависимостью от напряженности электрического поля. Используется сегнетокерамика при изготовлении конденсаторов переменной емкости в различных устройствах автоматики.

Пьезокерамика поляризуется под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и при воздействии электрического поля изменяет свой размер (обратный пьезоэффект). Пьезоэффектом обладает поляризованная сегнетокерамика, а также пьезокерамика на основе титаната-цирконата свинца Pb(Ti,Zr)O3 и некоторых других соединений. Применяется пьезокерамика в конденсаторах и пьезоэлектрических преобразователях различных приборов контроля и управления.

Высокочастотная керамика – это ультрафарфор, стеатит, рутил.

Ультрафарфор дополнительно содержит оксид ВаО, чем достигается резкое снижение диэлектрических потерь и электропроводности в сравнении с электрофарфором. Это позволяет применять ультрафарфор для изготовления высокочастотных конденсаторов, изоляторов и других деталей.

Стеатит получают на основе талька MgO·SiO2, он обладает стабильными диэлектрическими свойствами при температурах до 3000С и наиболее широко применяется в производстве различных деталей высокочастотных приборов.

Рутиловая керамика на основе диоксида TiO2 с добавками диоксида ZrO2 и некоторых других выпускается под названиями тиконд и термоконд. Она имеет наилучшие диэлектрические свойства и широко применяется для ответственных высокочастотных конденсаторов и других изделий.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: