Керамика

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Состав, строение и свойства керамики 4
1.1 Состав, строение и применение керамики 4
1.2 Свойства керамики 6
2. Техническая керамика 11
2.1 Керамика на основе силикатов и алюмосиликатов 12
2.2 Оксидная техническая керамика 13
2.3 Безоксидная техническая керамика 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

1.1 Состав, строение и применение керамики
Керамический материал состоит из нескольких фаз. Основными фазами являются кристаллическая (одна или несколько) и стекловидная (Рисунок 1.1). Кристаллическая фаза определяет характерные свойства керамического материала и представляет собой химические соединения или твердые растворы этих соединений. Основные физические свойства керамики — электрические, пьезоэлектрические, магнитные, температурный коэффициент линейного расширения, механическая прочность — во многом зависят от особенностей кристаллической фазы. Стекловидная фаза находится в керамическом материале в виде прослоек, связывающих кристаллическую фазу. Количество стекловидной фазы и ее состав определяют в основном технологические свойства керамики — температуру спекания, степень пластичности керамической массы при формовании.

Рисунок 1.1 - Фазы керамического материала

От содержания стекловидной фазы зависят также плотность, степень пористости и гигроскопичность материала.
...

1.2 Свойства керамики
Физические и механические свойства керамик определяются характером химической связи и кристаллической структурой.
В зависимости от назначения керамики получение заданных свойств изделий достигается подбором сырьевых материалов и добавок и особенностями технологии.
К основным свойствам относятся плотность, механическая прочность, твердость, пористость, термическая стойкость, химическая устойчивость, белизна, просвечиваемость, скорость распространения звуковых волн.
Керамики характеризуются высокой твёрдостью, жёсткостью, относительно высоким пределом прочности на сжатие и недостатком пластичности.
Твердость. Даже пористая гончарная глина царапает стекло, т.к. содержит частицы кварца (по Моосу 7).Техническая керамика содержит в своем составе окись алюминия ( по Моосу 9) – сапфир, рубин. Наиболее полно это свойство используют в абразивных керамических материалах – карбид кремния, окись алюминия, нитрид бора и углерода – твердые и сверхтвердые материалы.
...

2.1 Керамика на основе силикатов и алюмосиликатов
Силикаты и алюмосиликаты составляют основу очень большого количества технических керамических материалов. Большинство этих керамических материалов в качестве преобладающей фазы содержит двойные или тройные кристаллические вещества – силикаты или алюмосиликаты, образующиеся в системе МgО-А12О3-SiO2. Таких соединений в этой системе четыре:
• ЗА12О3ּ2SiO2 – муллит;
• МgОּSiO2 – клиноэнстатит;
• 2МgОּSiO2 – форстерит;
• МgОּ2А12О3ּ5SiO2 – кордиерит.
В соответствии с названием минералов называют и керамику – муллитовая, муллито-корундовая, клиноэнстатитовая (стеатитовая), форстеритовая и кордиеритовая.
Основной кристаллической фазой муллитовой и муллито-корундовой керамики являются муллит ЗА12О3ּ2SiO2 и корунд α-А12О3. Эти керамические материалы называют высокоглиноземистой керамикой.
Клиноэнстатитовая керамика имеет в своей основе метасиликат магния MgOּSiO2 – клиноэнстатит.
...

2.2 Оксидная техническая керамика
Керамика на основе Al2O3.
Оксид алюминия – глинозем – является тугоплавким химическим со- единением с ионно-ковалентным типом связи кристаллической решетки. Он имеет несколько кристаллических модификаций. Установлены α-, β- и γ-модификации глинозема, причем α- и γ-Аl2O3 представляют собой чистый оксид алюминия, а β- модификация – соединение оксида алюминия со щелочными и щелочно-земельными оксидами.
Керамика на основе диоксида циркония.
Особенностью диоксида циркония является его полиморфизм. Чистый ZrO2 при комнатной температуре находится в моноклинной фазе и при нагреве испытывает фазовые превращения
Установлено, что ZrO2 способен образовывать твердые растворы типа замещения со многими двух-, трех- и четырехвалентными оксидами. Общим и весьма важным для керамической технологии свойством этих растворов является отсутствие обратимых полиморфных превращений
Керамика на основе MgO, CaO, BeO, ThO2, UO2.
...

2.3 Безоксидная техническая керамика
Безоксидными керамиками называются поликристаллические материалы на основе соединений неметаллов III–VI групп периодической системы элементов, исключая кислород, друг с другом и так называемыми переходными металлами, обладающими недостроенными электронными слоями.5
По своей кристаллической структуре безоксидные керамики весьма разнообразны и образуют два основных класса:
• Металлокерамика. Данный класс образуют соединения указанных выше неметаллов с переходными металлами, имеющие структуру фаз внедрения.
• Неметаллическая керамика. Этот класс объединяет соединения B, C, N, Si, халькогенов (кроме О) друг с другом, а также с некоторыми переходными металлами. Данные соединения обладают сложной кристаллической структурой с ковалентным типом межатомной связи.
Металлокерамика включает соединения, имеющие структуру фаз внедрения: карбиды и нитриды Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрены состав, строение и применение керамики, свойства керамики, а также техническая керамика - керамика на основе силикатов и алюмосиликатов, оксидная техническая керамика, безоксидная техническая керамика.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов, во-первых, перспективность керамики обусловлена исключительным многообразием ее свойств по сравнению с другими типами материалов, доступностью сырья, низкой энергоемкостью технологий, долговечностью керамических конструкций в агрессивных средах; во-вторых, керамика не окисляется и устойчива в более высокотемпературной области в сравнении с металлами; в-третьих, по мере технического прогресса человечества, с появлением и развитием промышленности среди керамических материалов формируется класс технической керамики.
...