Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


КЕРАМИКА

КЕРАМИКА (греч. keramike - гончарное искусство, от keramos - глина), неметаллич. материалы и изделия, получаемые спеканием глин или порошков неорг. в-в. По структуре керамику подразделяют на грубую, имеющую крупнозернистую неоднородную в изломе структуру (пористость 5-30%), и тонкую - с однородной мелкозернистой структурой (пористость <5%). К грубой керамике относят мн. строит. керамич. материалы, напр. лицевой кирпич, к тонкой - фарфор, пьезо- и сегнетокерамику, ферриты, керметы, нек-рые огнеупоры и др., а также фаянс, полуфарфор, майолику. В особую группу выделяют т. наз. высокопористую керамику (пористость 30-90%), к к-рой обычно относят теплоизоляц. керамич. материалы. Типы керамики. В зависимости от хим. состава различают оксидную, карбидную, нитридную, силицидную и др. керамикй. Оксидная керамика характеризуется высоким уд. электрич. сопротивлением (1011-10 Ом.см), пределом прочности на сжатие до 5 ГПа, стойкостью в окислит. средах в широком интервале т-р; нек-рые виды - высокотемпературной сверхпроводимостью, напр. иттрий-бариевая керамика (см. Иттрии), а также высокой огнеупорностью. Среди оксидной керамики наиб. распространение получили: 1. Алюмосиликатная керамика на основе SiO2-А12О3 или каждого из этих оксидов в отдельности. Кремнеземистая керамика содержит более 80% SiO2 и подразделяется на кварцевую и динасовую керамику. Первую изготовляют из кварцевого стекла или жильного кварца, вторую - спеканием кварцита в присут. Fe2O3 и Са(ОН)2. Кварцевая керамика обладает высокой термич. и радиац. стойкостью, радиопрозрачностью, высокой кислотостойкостью и огнеупорностью. По мере увеличения содержания Аl2О3 в керамич. материалах увеличивается содержание муллита 3Al2O3.2SiO2, что способствует повышению прочности и термостойкости керамики, снижению ее кислотности. К керамике, содержащей ок. 28% Аl2О3, относят "полукислые" материалы (огнеупоры, фарфор, фаянс, гончарные изделия), а также каолиновую вату, теплоизоляц. материалы на ее основе, шамотные огнеупоры и др. Корундовая керамика, содержащая >90% Аl2О3, характеризуется высоким электрич. сопротивлением при т-рах до 1500°С, высокими пределами прочности при сжатии (3-4 ГПа) и изгибе (~ 1 ГПа). Из алюмосиликатной керамики изготовляют посуду, детали и футеровку коксовых и мартеновских печей, ракет, космич. аппаратов и ядерных реакторов, носители для катализаторов, корпуса галогенных ламп, костные имплантаты, детали радиоаппаратуры и мн. др. 2. Керамика на основе SiO2 и др. оксидов. К этому типу материалов относят керамику состава SiO2-Al2O3-MgO (кордиеритовая), ZrSiO4 (цирконовая), SiO2-Al2O3-Li2O (сподуменовая), SiO2-Al2O3 BaO (цельзиановая керамика). Для изготовления такой керамики обычно используют глину, каолин, тальк, карбонаты Ва, Li и Са, MgO, минералы эвкриптит, сподумен, петалит, ашарит, трепел, известняк. Применяют в произ-ве радиотехн. деталей, теплообменников, огнеупоров, изоляторов азто- и авиасвечей и др. 3. Керамика на основе ТiO2, титанатов и цирконатов Ва, Sr, Pb, a также керамика на основе ниобатов и танталатов Рb, Ва, К и Na. Такая керамика характеризуется высоким электрич. сопротивлением, высокой диэлектрич. проницаемостью и применяется в электронике и радиотехнике. 4. Керамика на основе MgO. Получают из магнезита, доломита, известняка, хромомагнезита, синтетич. MgO; в качестве добавок используют СаО, Сr2О3, Аl2О3. Магнезиальную керамику, содержащую 80% MgO, применяют для изготовления огнеупоров. Керамика из чистого MgO используют для произ-ва изоляторов МГД генераторов, иллюминаторов летательных аппаратов, в качестве носителей для катализаторов. Магнезиально-известковую (содержит более 50% MgO, 10% СаО), магнезитохромовую (60% MgO, 5-18% Сг2О3), хромомагнезитовую (40-60% MgO, 15-30% Сг2О3) и хромитовую (40% MgO, 25% Сr2О3) керамику применяют для изготовления огнеупоров. Керамика из хромитов La и Y используют в качестве высокотемпературных электронагревателей (выдерживают нагрев до 1750 °С), работающих в окислит. среде. 5. Шпинельная керамика на основе ферритов гл. обр. Ni, Co, Мn, Са, Mg, Zn. Обладает, как правило, ферромагн. св-вами и способна образовывать твердые р-ры замещения. Применяют такую керамику для изготовления магнитопроводов, сердечников катушек и др. деталей в устройствах памяти и т. п. 6. Керамика на основе оксидов BeO, ZrO2, HfO2, Y2O3, UO2. Химически стойка и термостойка. Так, керамика из ВеО (броммеллитовая керамика), полученная спеканием ВеО с добавками др. оксидов (ок. 0,5%), напр. Аl2О3, ZrO2, обладает наиб. теплопроводностью среди керамич. материалов и способна рассеивать нейтроны. Используют ее при изготовлении электровакуумных приборов, тиглей для плавки тугоплавких металлов, напр. Pt, Be, Ti. В керамике из ZrO2 обычно вводят стабилизаторы (Y2O3, СаО, MgO), образующие с ним твердые р-ры; применяют для изготовления высокотемпературных нагревателей, защитных обмазок, для изоляции индукторов высокочастотных печей и как конструкционную керамику. К карбидной керамике относят карборундовую керамику, а также материалы на основе карбидов Ti, Nb, W. Все виды такой керамики обладают высокой электро- и теплопроводностью, огнеупорностью, устойчивостью в бескислородной среде (керамика на основе SiC, к-рая устойчива до 1500 °С в окислит. средах). Карборундовую керамику изготовляют из порошка SiC или обжигом С в Si. Она имеет высокий предел прочности при сжатии. Карбидную керамику используют в качестве конструкц. материалов, огнеупоров, для изготовления высокотемпературных нагревателей электрич. печей и инструментов в металлообрабатывающей пром-сти (керамика на основе карбидов W, Ti, Nb). К нитридной керамике относят материалы на основе BN, A1N, Si3N4, (U, Pu)N, а также керамику, получаемую спеканием соед., содержащих Si, A1, О, N (по начальным буквам элементов, входящих в керамику, ее называют "сиалон"), или соед., содержащих Y, Zr, О и N. Изготовляют такую керамику спеканием порошков в атмосфере азота при давлении до 100 МПа, горячим прессованием при 1700-1900 °С. Керамику из Si3N4 получают реакц. спеканием порошка Si в среде N2; в этом случае обычно образуется пористая керамика. Нитридная керамика характеризуется стабильностью диэлектрич. св-в, высокой мех. прочностью, термостойкостью, хим. стойкостью в разл. средах. Предел прочности при изгибе для керамики из BN составляет 75-80 МПа, для керамики из AlN-200-250 МПа, для керамики из Si3N4 - дo 1000 МПа. Керамич. нитридные материалы применяют для изготовления инструментов в металлообрабатывающей пром-сти, тиглей для плавки нек-рых полупроводниковых материалов, СВЧ изоляторов и др. Керамика из Si3N4 - конструкц. материал, заменяющий жаропрочные сплавы из Со, Ni, Cr, Fe. Среди силицидной керамики наиб. распространена керамика из дисилицида Мо. Она характеризуется малым электрич. сопротивлением (170-200 мкОм.см), стойкостью в окислит, средах (до 1650°С), расплавах металлов и солей. Изготовляется спеканием порошка MoSi2 с добавками Y2O3 и др. оксидов. Применяют для изготовления электронагревателей, работающих в окислит. средах. Из чистых фторидов, сульфидов, фосфидов, арсенидов нек-рых металлов изготовляют оптическую керамику, применяемую в ИК технике. При изготовлении керамики из глины и непластичного материала последний измельчают в шаровых мельницах, а глины с добавлением воды размалывают в стругачах или распускают в смесителях; полученные суспензии дозируют и сливают в смесительные бассейны. В зависимости от способа формования суспензию обезвоживают в фильтр-прессах или распылительных устройствах. Из порошков с влажностью до 12% по массе изделия формуют одним из видов прессования; при формовании масс с влажностью 15-25% последовательно используют раскатку, выдавливание, допрессовку, формование на гончарном круге и обточку. Из суспензий с влажностью 25-45% (литейных шликеров) изделия формуют литьем в гипсовые, пористые пластмассовые и металлич. формы. При изготовлении техн. керамики литейный шликер приготовляют из непластичных порошков, добавляя в тонкомолотую смесь исходного сырья термопластичные в-ва (напр., парафин, воск), олеиновую к-ту и нек-рые ПАВ; изделия формуют всеми упомянутыми способами, в т.ч. вибропрессованием. Отформованные изделия подвергают сушке (в случае применения водорастворимой связки) или выжиганию орг. связки. Обжиг керамики. Сформованные изделия или предварительно спрессованные порошкообразные смеси исходных в-в подвергают обжигу - сложному процессу спекания, в результате к-рого создается материал определенного фазового состава и с заданными св-вами. Обжиг до получения прочного монолита (камневидного тела) проводят в спец. камерных, кольцевых или туннельных печах непрерывного действия. Т-ры обжига колеблются от 900 °С для строит. керамики до 2000 °С для огнеупорной керамики. Для получения плотной керамики с мелкими кристаллами используют также горячее прессование в твердых или эластичных формах (газостатич. прессование) и реакц. спекание. Обычно изделия после обжига готовы к использованию; нек-рые виды керамики дополнительно подвергают мех. обработке, металлизации, декорированию. Изделия из фарфора, фаянса и др. видов тонкой керамики перед обжигом, как правило, покрывают глазурью, образующей при 1000-1400 °С стекловидный водо- и газонепроницаемый слой (см. Глазурь). Тонкостенные изделия перед глазурованием во избежание размокания в глазурной суспензии подвергают предварит. обжигу. При изготовлении теплоизоляц. керамики с высокой пористостью используют выгорающие добавки, на месте к-рых образуются поры, или керамич. волокна из алюмосиликатов, из к-рых по технологии асбестовых изделий и бумаги изготовляют пористые войлоки, шнуры, вату, ленты и т.п.
===
Исп. литература для статьи «КЕРАМИКА»: Августиник А. И., Керамика. 2 изд.. Л., I97S; Стрелов К. К., Мамыкин П. С., Технология огнеупоров, 3 изд., М., 1978; Выдрик Г. А., Соловьева Т. В., Харитонов Ф. Я., Прозрачная керамика, М., 1980; Балкевич В. Л., Техническая керамика, 2 изд., М., 1984; Стрелов К. К., Теоретические основы производства огнеупорных материалов, М., 1985.
А. С. Власов.

Страница «КЕРАМИКА» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн