ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

КЕРАМИКА


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


КЕРАМИКА (греч. keramike - гончарное искусство, от keramos - глина), неметаллич. материалы и изделия, получаемые спеканием глин или порошков неорг. в-в. По структуре К. подразделяют на грубую, имеющую крупнозернистую неоднородную в изломе структуру (пористость 5-30%), и тонкую - с однородной мелкозернистой структурой (пористость <5%). К грубой К. 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 К. (пористость 30-90%), к к-рой обычно относят теплоизоляц. керамич. материалы. Типы К. В зависимости от хим. состава различают оксидную, карбидную, нитридную, силицидную и др. К. Оксидная К. 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 К. (см. Иттрии), а также высокой огнеупорностью. Среди оксидной К. наиб. распространение получили: 1. Алюмосиликатная К. на основе SiO2-А12О3 или каждого из этих оксидов в отдельности. Кремнеземистая К. содержит более 80% SiO2 и подразделяется на кварцевую и динасовую К. Первую изготовляют из кварцевого стекла или жильного кварца, вторую - спеканием кварцита в присут. Fe2O3 и Са(ОН)2. Кварцевая К. 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 К., 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 К., 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 К. 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. К. на основе SiO2 и др. оксидов. К этому типу материалов относят К. состава SiO2-Al2O3-MgO (кордиеритовая), ZrSiO4 (цирконовая), SiO2-Al2O3-Li2O (сподуменовая), SiO2-Al2O3 BaO (цельзиановая К.). Для изготовления такой К. 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. К. на основе ТiO2, титанатов и цирконатов Ва, Sr, Pb, a также К. на основе ниобатов и танталатов Рb, Ва, К и Na. Такая К. характеризуется высоким электрич. сопротивлением, высокой диэлектрич. проницаемостью и применяется в электронике и радиотехнике. 4. К. на основе MgO. Получают из магнезита, доломита, известняка, хромомагнезита, синтетич. MgO; в качестве добавок используют СаО, Сr2О3, Аl2О3. Магнезиальную К., содержащую 80% MgO, применяют для изготовления огнеупоров. К. 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) К. применяют для изготовления огнеупоров. К. из хромитов La и Y используют в качестве высокотемпературных электронагревателей (выдерживают нагрев до 1750 °С), работающих в окислит. среде. 5. Шпинельная К. 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 К. для изготовления магнитопроводов, сердечников катушек и др. деталей в устройствах памяти и т. п. 6. К. на основе оксидов BeO, ZrO2, HfO2, Y2O3, UO2. Химически стойка и термостойка. Так, К. из ВеО (броммеллитовая К.), 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 К. 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 К. К карбидной К. относят карборундовую К., а также материалы на основе карбидов Ti, Nb, W. Все виды такой К. обладают высокой электро- и теплопроводностью, огнеупорностью, устойчивостью в бескислородной среде (К. на основе SiC, к-рая устойчива до 1500 °С в окислит. средах). Карборундовую К. изготовляют из порошка SiC или обжигом С в Si. Она имеет высокий предел прочности при сжатии. Карбидную К. используют в качестве конструкц. материалов, огнеупоров, для изготовления высокотемпературных нагревателей электрич. печей и инструментов в металлообрабатывающей пром-сти (К. на основе карбидов W, Ti, Nb). Книтридной К. относят материалы на основе BN, A1N, Si3N4, (U, Pu)N, а также К., получаемую спеканием соед., содержащих Si, A1, О, N (по начальным буквам элементов, входящих в К., ее называют "сиалон"), или соед., содержащих Y, Zr, О и N. Изготовляют такую К. спеканием порошков в атмосфере азота при давлении до 100 МПа, горячим прессованием при 1700-1900 °С. К. из Si3N4 получают реакц. спеканием порошка Si в среде N2; в этом случае обычно образуется пористая К. Нитридная К. характеризуется стабильностью диэлектрич. св-в, высокой мех. прочностью, термостойкостью, хим. стойкостью в разл. средах. Предел прочности при изгибе для К. из BN составляет 75-80 МПа, для К. из AlN-200-250 МПа, для К. 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. К. из Si3N4 - конструкц. материал, заменяющий жаропрочные сплавы из Со, Ni, Cr, Fe. Среди силицидной К. наиб. распространена К. 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 К., применяемую в ИК технике. При изготовлении К. 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. К. 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 К. 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. К. до 2000 °С для огнеупорной К. Для получения плотной К. 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 К. дополнительно подвергают мех. обработке, металлизации, декорированию. Изделия из фарфора, фаянса и др. видов тонкой К. 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. К. 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.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков