Таблица 1. Свойства керамики на основе чистых оксидов

Бескислородная керамика. К тугоплавким бескислородным соединениям относятся соединения элементов с углеродом (МеС) ­карбиды, с бором (МеВ) - Бориды, с азотом (MeN) - нитриды, с кремнием (MeSi) - силициды и с серой (MeS) - сульфиды. Эти соединения отличаются высокими огнеупорностью (2500-3500 ОС), твердостью (иногда как у алмаза) и износостойкостью по отноше­нию к агрессивным средам. Материалы обладают высокой хруп­костью. Сопротивление окислению при высоких температурах (окалиностойкость) карбидов и боридов составляет 900-1000ОС, несколько ниже оно у нитридов. Силициды могут выдерживать температуру 1300 - 1700ОС (на поверхности образуется пленка кремнезема) .

Карбиды. Широкое применение получил карбид кремния­ - карборунд (SiC). Он обладает высокой жаростойкостью (1500 - ­1600 ОС), высокой твердостью, устойчивостью к кислотам и не­устойчивостью к щелочам; применяется в качестве нагревательных стержней, защитных покрытий графита и в качестве абразива.

Бориды. Эти соединения обладают металлическими свойствами, их электропроводность очень высокая (ρV = (12-57) Х 10-1 Ом·м). они износостойки, тверды, стойки к окислению. В технике полу­чили распространение дибориды тугоплавких металлов (TiВ2, ZrB2 и др.). Их легируют кремнием или дисилицидами, что делает их устойчивыми до температуры их плавления. Диборид циркония стоек в расплавах алюминия, меди, чугуна, стали и др. Его исполь­зуют для изготовления термопар, работающих при температуре свыше 2000 OC в агрессивных средах, труб, емкостей, тиглей. Покрытия из боридов повышают твердость, химическую стойкость и износостойкость изделий.

Нитриды. Неметаллические нитриды являются высокотермо­стойкими материалами, имеют низкие теплопроводность и электро­проводимость. При обычной температуре это изоляторы, а при высоких температурах - полупроводники. С повышением темпе­ратуры коэффициент линейного расширения и теплоемкость увеличиваются. Твердость и прочность этих нитридов меньше, чем твер­дость и прочность карбидов и боридов. В вакууме при высоких температурах они разлагаются. Они стойки к окислению, действию металлических расплавов.

Нитрид бора α-BN - «белый графит» - имеет гексаго­нальную, графитоподобную структуру. Это мягкий порошок, стойкий к нейтральной и восстановительной атмосфере, исполь­зуется как огнестойкий смазочный материал, изделия из него термостойки. Спеченный нитрид бора хороший диэлектрик при 1800ОС в бескислородной среде. Наиболее чистый нитрид бора применяется в качестве материала обтекателей антенн и электронного оборудования летательных аппаратов. Другой модификацией является β-BN - алмазоподобный нитрид бора с кубической структурой, называемый эльбором. Его получают при высоком давлении и температуре 1360 ОС в присутствии катализатора. Плотность эльбора 3450 кг/мЗ, температура плавления 3000 ОС. Он является заменителем алмаза, стоек к окислению до 2000 ОС (алмаз начинает окисляться при температуре 800 ОС).

Нитрид кремния (Si3N4) более других нитридов устойчив на воздухе и в окислительной атмосфере до 1600 ОС. По удельной прочности при высоких температурах Si3N4 превосходит все конструкционные материалы, а по стоимости он дешевле жаропрочных сплавов в несколько раз. Нитрид кремния прочный, износостойкий, жаропрочный материал. Он применяется в двигателях внут­реннего сгорания (головки блока цилиндров, поршни и др.), стоек к коррозии и эрозии, не боится перегрева теплонагруженных деталей.

Силициды отличаются от карбидов и боридов полупроводнико­выми свойствами, окалиностойкостью, они стойки к действию кислот и щелочей. Их можно применять при температуре 1300-­1700 ОС, при 1000 оС они не реагируют с расплавленным свинцом, оловом и натрием. Дисилицид молибдена (MoSi2) используется наиболее широко в качестве стабильного электронагревателя в печах при температуре 1700 оС в течение нескольких тысяч часов. Из спеченного MoSi2 изготовляют лопатки газовых турбин, сопловые вкладыши двигателей; его используют как твердым смазочный материал. для подшипников, для защитных покрытии тугоплавких металлов от высокотемпературного окисления_

Сульфиды. Из сульфидов нашел практическое применение ТОЛЬКО дисульфид молибдена (МoS2), .имеющий высокие антифрик­ционные свойства. Его применяют в качестве сухого вакуумстойкого смазочного материала. Рабочие температуры на воздухе от -150 до 435 ОС, в вакууме до 1100 ОС в инертной среде ДО 1540 ос. Дисульфид молибдена электропроводен, немагнитен, стоек к ра­диации, воде, инертным маслам и кислотам, кроме крепких НСl, НNОЗ и царской водке. При температуре выше 400 оС начинается процесс окисления с образованием оксидной пленки, а при 592 оС образуется МоО3, являющийся абразивом.

Свойства бескислородной керамики приведены в табл. 2.