double arrow

Керамика на основе силикатов и алюмосиликатов



К этому классу материалов относятся муллитовая и муллитокорундовая, стеатитовая, форстеритовая, кордиеритовая сподуменовая, цирконовая, цельзиановая керамики, а также различные виды фарфоров. Все они содержат в разных соотношениях силикаты и алюмосиликаты.

Основой кристаллической фазы муллитовой и муллитокорундовой керамики являются муллит 3Аl2O3 .SiO2 и корунд a-Аl2О3. Эти керамические материалы содержат более 45% А12О3, т.е. больше, чем имеется в природных глинах и каолинах, поэтому их ещё называют высокоглинозёмистыми керамиками. Эти керамики обладают высокими электрофизическими свойствами и этим определяются её области применения.

Стеатитовая керамика состоит из MgO и SiO2, сырьём служит минерал тальк. Стеатитовая керамика – хороший электроизоляционный материал, высокочастотный диэлектрик.

Форстеритовая керамика отличается от стеатитовой более высоким содержанием MgO. Форстеритовая керамика с плотной спёкшейся структурой обладает высокими значениями электрофизических свойств и повышенным коэффициентом линейного термического расширения. Благодаря этому она применяется в электровакуумной технике как изолятор на контактах с металлами, главным образом с титаном.




Кордиеритовая керамика в сравнении со стеатитовой и форстеритовой дополнительно содержит Al2O3. В отличие от них кордиеритовая керамика имеет низкий коэффициент линейного расширения и поэтому обладает высокой стойкостью к термоударам (резким изменениям температуры).

Цирконовая керамика в качестве основной кристаллической фазы содержит силикат циркония – ZrO2 · SiO2 – циркон. При температуре около 1800оС циркон обратимо диссоциирует на исходные оксиды. Из-за высокой стоимости его используют главным образом в качестве добавки в специальные виды фарфора.

Цельзиановая керамика изготавливается на основе алюмосиликата бария ВаО · Аl2O3 . SiO2 –цельзиана. Используется в радиотехнике.

Сподуменовая керамика состоит из литийсодержащих алюмосиликатов с различным содержанием лития. В тройной системе Li2O - Al2O3 – SiO2 имеется область составов, имеющая при температурах до 400 – 500оС отрицательный коэффициент линейного расширения. Это обеспечивает высокую стойкость к термоударам.

Волластонитовая керамика изготавливается из метасиликата кальция СаО · SiO2. Применяется как электротехнический материал.

Классические керамики, к которым относятся разные виды фарфоров, изготавливают из трёх компонентов: глины, кремня и полевого шпата.

Глина состоит в основном из соединений А12О3, SiO2 и H2O, присутствующие в различных минералах в разных соотношениях, например, А12О3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O – каолинит (фарфоровая глина). В малых количествах глины содержат также СаО, Fe2O3, FeO, Na2O, K2O, MgO и TiO2. Глины относятся к алюмосиликатам.



Кремень – дешёвый огнеупорный компонент - одна из кристаллических форм кремнезёма SiO2, называемая также кварцем. Другими кристаллическими формами SiO2 являются тридимит и кристобалит.

Полевые шпаты относятся к алюмосиликатам щелочных металлов и представляют собой калиевые или натриевые алюмосиликаты К2О ∙ А12О3 ∙ 6SiO2 и Na2О ∙ А12О3 ∙ 6SiO2 . Полевой шпат с кремнезёмом образует эвтектику, плавящуюся при 990 оС, что ограничивает температурный диапазон эксплуатации фарфоров.

Химическая стойкость этих видов керамики определяется химическими свойствами составляющих их компонентов, что было уже рассмотрено ранее.

3.3. Керамика на основе диоксида титана, титанатов, цирконатов и других соединений с подобными свойствами.

Эта группа материалов включает керамику на основе диоксида титана в сочетании с оксидами циркония, магния, олова, алюминия, лантана, бария, на основе титанатов бария, свинца, кальция, твёрдых растворов цирконатов и титанатов свинца (ЦТС), ниобаты, танталаты и др. Все эти керамики обладают повышенной, высокой или сверхвысокой диэлектрической проницаемостью и используются для изготовления керамических конденсаторов, пьезоэлементов и др. Их использование не предполагает контакта с агрессивными средами, высокими температурами и т.п., поэтому можно не останавливаться на их химической стойкости.

Однако ионизирующие излучения вызывают в сегнето- и пьезокерамических материалах необратимые структурные изменения, по характеру аналогичные тепловым воздействиям, и являются результатом анизотропного расширения кристаллической решётки. Это приводит к определённым изменениям диэлектрической проницаемости и добротности, уменьшению точки Кюри, увеличению гистерезисных потерь и существенному изменению формы петли гистерезиса вплоть до её исчезновения. Термообработка и длительное естественное старение могут частично восстанавливать свойства материалов.



Сейчас читают про: