Керамика

Керамика — неорганический материал, получаемый путем обжига при высокой температуре 1200—2500°С. Первоначально керамикой называли обожженную глину, «керамикос» по гречески глиняный. Сейчас этот термин применяется к широкому кругу материалов с разнообразным химическим составом. В результате обжига или спекания формируется структура материала, состоящая из кристаллической и аморфной фазы, с газовыми включениями или порами. В результате изделия приобретает необходи­мые физико-механические свойства.

Кристаллическая фаза составляет основу керамики и определяет значения механической прочности, термостойкости и других ее основных свойств.

Аморфная фаза в количестве 1—10 % находится в керамике в виде прослоек стекла, связывающих кристаллическую фазу. Стеклообразующие компоненты (или глинистые вещества) облегчают технологию изготовления изделий.

Газовая фаза представляет собой газы, находящиеся в порах керамики. По количеству этой фазы керамику подразделяют на плотную и пористую. Наличие пор как правило нежела­тельно, так как снижается механическая прочность и другие свойства материала.

Большинство видов технической керамики обла­дает плотной спекшейся структурой поликристаллического строе­ния.

По химическому составу керамику подразделяют на две большие группы: оксидная и бескислородная керамика.

• Керамика на основе оксидов

В производстве оксидной керамики используют в основном следующие оксиды: А1₂О₃ (ко­рунд), SiO₂, ZrO₂, MgO, CaO, BeO и др. Температура плавления чистых оксидов превышает 2000 °С, поэтому такую керамику относят к классу высокоогнеупоров. Оксиды химически стабильные соединения не подверженные дальнейшему окислению при нагреве. Как и для других неорганических материалов, оксидная керамика обладает значительно большей прочностью при сжатии, по сравнению с проч­ностью при растяжении или изгибе.

Корундовая керамика (на основе А1₂О₃) обладает чрезвычайной проч­ностью, которая сохраняется при высоких температурах. По прочности корунд занимает второе место, уступая только алмазу. Керамика хими­чески стойка, является отличным диэлектриком. Другие её свойства приведены в Табл.

Свойства корундовой керамики

		Твердость, HRA	Жаропрочность, оС
Сжатие

Изделия из корундовой керамики широко применяют во многих областях техники. В электротехнике из неё изготавливают изоляторы, диэлектрические основания, платы. В машиностроении делают высокоскоростные резцы, калибры, фильеры для протяжки стальной проволоки, детали высокотемпературных печей, подшипники печных конвей­еров, детали насосов, свечи зажигания в двигателях внутреннего сгорания и т.д.. Керамику с плотной структурой используют в вакуумной технике, пористую – как термоизоляционный материал. В ко­рундовых тиглях проводят плавку металлов.

Керамика на основе оксида циркония (ZrO₂) может работать до температуры 2200 °С, имеет малую теплопроводность. Она используется для изготовления огнеупорных тиглей для плавки металлов и сплавов, как тепловая изоляция печей, аппаратов и реакторов, в качестве теплозащитных покрытий металлов.

Керамика на основе оксида бериллия (BeO) напротивотличается высокой тепло­проводностью, что сообщает ей высокую термостойкость. Проч­ность материала невысокая. Применяется для изготовления тиглей для плавки металлов, в качестве вакуумной керамики в ядерных реакторах.