ОГЛАВЛЕНИЕ:

Введение

Силикатные материалы

Окисная керамика

Керамика из кварцевого стекла

Высокоогнеупорная теплоизоляционная керамика

Радио-, пьезо- и ферритокерамика

Стеклокристаллические материалы

Керамика из волокнистых материалов и армированная керамика

Армирование керамики металлическим волокном

Методы изготовления керамических материалов и покрытий

Системы керамика – металл

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Композиционные материалы — это искусственные материалы, получаемые сочетанием компонентов с различными свойствами. Одним из компонен­тов является матрица (основа), другим - упрочнители (волокна, частицы). В качестве матриц используют полимерные, металлические, керамические и углеродные материалы. Упрочнителями служат волокна - стеклянные, борные, углеродные, органические, нитевидные кристаллы (карбидов, берилов, нитридов и др.) и металлические проволоки, обладающие высокой прочностью и жесткостью. При составлении композиции эффективно используются индивидуальные свойства составляющих композиций. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, количест­венного соотношения и прочности связи между ними. Комбинируя объем­ное содержание компонентов, можно, в зависимости от назначения, полу­чать материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, мо­дуля упругости или получать композиции с необходимыми специальными свойствами, например магнитными и т. п.

Содержание упрочнителя в композиционных материалах составляет 20-80% по объему. Свойства матрицы определяют прочность компози­ционного материала при сжатии и сдвиге. Свойства упрочнителя опре­деляют прочность.

Композиционные материалы имеют высокую прочность, жесткость, жаропрочность и термическую стабильность. Композиционные матери­алы являются весьма перспективными конструкционными материала­ми для многих отраслей машиностроения.

СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Силикатные материалы характеризуются сравнительно небольшой стоимостью, они могут быть получены из широко распространенных сырьевых мате­риалов, отличаются высокой огнеупорностью и химиче­ской стойкостью. Основным их недостатком является хрупкость и в связи с этим невысокая прочность на рас­тяжение.

Эти материалы обладают рядом ценнейших свойств, некоторые из них имеют температуру плавления выше 2000—3000° С. Их теплопроводность в 10—15 раз ниже теплопроводности металлов.

Области применения новых видов керамики — атом­ная техника, термопреобразователи, ракетно-космиче­ская техника, режущие инструменты, радиоэлектроника, радиотехника, телевизионная аппаратура, электронно-счетные машины и др.

Развитие производства технической керамики привело к созданию новых процессов керамической технологии, таких, как литье из парафинированных масс, горячее прессование, гидростатическое формование. В последнее время изучаются такие методы, как формование с помо­щью импульсов высоких энергий (методом взрыва), на­пылением и т. п.

Отличительными особенностями технической керамики по сравнению с обычной является то, что процесс спека­ния при производстве изделий зачастую происходит в специальных газовых средах, а также и то, что она имеет во многих случаях бессиликатный химический состав. Иногда примеси SiO2 являются причиной значительного изменения свойств керамических материалов, например ферритов.

Некоторые изделия технической керамики в связи с применением их в ответственных конструкциях подвер­гаются механической обработке, например шлифованию, при этом точность обработки достигает второго и третьего класса.

В последнее время находят распространение стекло-кристаллические материалы, получаемые путем тер­мической обработки различных составов стекол. Цель процесса — превратить стекло из аморфного состояния в кристаллическое. Свойства стеклокристаллических ма­териалов определяются их составом и структурой. Как правило, этот класс материалов обладает наиболее вы­сокими по сравнению со стеклом механическими, термиче­скими и физико-химическими свойствами.

Большой интерес для новой техники представляют стеклянные и керамические волокна, обладающие высо­кой термостойкостью, низкой теплопроводностью и хоро­шей химической стойкостью. Исследованиями, прове­денными в США, установлено, что керамическое во­локно на основе чистого кварцевого стекла является превосходным материалом для покрытия космических аппаратов.

В последнее время наметилась тенденция к созданию комбинированных материалов, обладающих основ­ными свойствами их составных частей. С этой точки зрения значительный интерес представляют керметы.

Примером «союза» керамики с металлом является также армирование керамических деталей металлической арматурой, что значительно повышает термостойкость и уменьшает хрупкость керамики.

Разработаны методы соединения керамики с метал­лом с помощью пайки и сварки, что позволяет соединять в некоторых конструкциях совершенно разнородные мате­риалы. Немаловажную роль играют керамические по­крытия на металлах. Большой интерес представляют ин­терметаллические соединения и огнеупоры переменного состава.

Огнеупоры переменного по толщине стенки состава изготавливаются таким образом, что с одной стороны они представляют собой огнеупорный керамический матери­ал, а с другой — тугоплавкий металл. Состав такого ма­териала по толщине стенки непрерывно изменяется от металла к керамике, что улучшает его тепловой градиент и делает его стойким к тепловым ударам. Сочетание вы­сокой прочности и пластичности металлической части с жаропрочностью и окалиностойкостью керамического огнеупора переменного состава позволяет применять его в специальной технике высоких энергий.

ОКИСНАЯ КЕРАМИКА

Для новой техники большое значение при­обрели материалы из чистых высокоогнеупорных мате­риалов — окислов алюминия, бериллия, магния, каль­ция, циркония, церия, ниобия, иттрия, тория, ура­на и др.

В современной высокотемпературной технике широко используется корундовая керамика (А12О3). Она сочетает в себе ценные физико-химические и механические свой­ства. По твердости корунд занимает второе место после алмаза. Он обладает высокой теплопроводностью, хо­рошими диэлектрическими свойствами при высоких температурах, химической устойчивостью ко многим расплавленным металлам, газам и реагентам (включая плавиковую кислоту). Корунд можно кратковременно использовать в окислительной и восстановительной сре­де при температуре до 1900° С. Корунд отличается малым сечением захвата тепловых нейтронов, и его при­меняют в атомной энергетике в качестве конструкцион­ного материала и носителя окиси урана в тепловыделя­ющих элементах. Окись алюминия используется для изготовления радиолокационных антенн, металлизиро­ванных цилиндров для футеровки камер сгорания и за­щитных покрытий на металлах. Широко используют А1203 при изготовлении электроизоляторов, свечей за­жигания в двигателях внутреннего сгорания и в элект­ронных лампах, действующих в условиях высоких тем­ператур.