Кераміка спеціального призначення

До кераміки спеціального призначення відносять надпровідну кераміку, кераміку для виготовлення контейнерів для тривалого зберігння радіоактивних відходів, броньового захисту військової техніки і теплового захисту головних частин ракет і космічних кораблів.

Одним із стримуючих чинників розвитку ядерної енергетики є складність утилізації радіоактивних відходів. Для виготовлення контейнерів для зберігання радіоактивних відходів застосовують кераміку на основі оксиду бору В₂О₃ і карбіду бору В₄С в суміші з оксидом свинцю РbО або з'єднаннями типу 2РbО-PbSO₄. Після спікання такі суміші утворюють щільну кераміку з малою пористістю. Вона характеризується сильною поглинаючою здатністю до радіаційного опромінення.

При польоті в щільних шарах атмосфери головні частини ракет, космічних кораблів, кораблів багаторазового використання, що нагріваються до високої температури, потребують надійного теплозахисту. Матеріали для теплового захисту повинні мати високу теплостійкість і міцність у поєднанні з мінімальними значеннями коефіцієнта термічного розширення, теплопровідності і щільності.

Дослідницький центр НАСА розробив теплозахисні волокнисті керамічні плити, призначениі для космічних кораблів багаторазового використання. Середній діаметр волокон в них 3 - 11 мкм. Вони витримують до 500 десятихвилинних нагрівів в плазмі електродуги при температурі 1670°С.

 

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ КЕРАМІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

Керамічні матеріали мають високу твердість, хімічну і термічну стійкість, але низьку здатністю до пластичної деформації, схильність до крихкого руйнування і низьку тріщиностійкість (здатність протистояти розповсюдженню тріщини). При температурах вищих 1000°С кераміка міцніша за будь-які металеві сплави, а її опір повзучості і жароміцність набагато вищі.

Більшість керамічних матеріалів майже не піддаються механічній обробці. Тому основною умовою керамічної технології є отримання при спіканні практично готових виробів. Для керамічних матеріалів інколи застосовують абразивну обробку алмазними кругами, електрохімічну, ультразвукову і лазерну обробку.

Підвищити ударну в'язкість керамічних матеріалів можна двома способами. Перший пов'язаний з вдосконаленням способів подрібнення і очищення порошків, їх ущільнення і спікання. Другий полягає в гальмуванні росту тріщин під навантаженням. Існує декілька способів вирішення цієї проблеми. Один з них заснований на тому, що в деяких керамічних матеріалах, наприклад, в діоксиді цирконію ZrO₂, під тиском відбувається перебудова кристалічної структури. Початкова структура тетрагональна ZrO₂ переходить в моноклінну, таку, що має на 3-5% більший об'єм. Розширюючись, зерна ZrO₂ стискують тріщину, і вона втрачає здатність до поширення (рис. 8.1, а). При цьому опір крихкому руйнуванню зростає у декілька разів.

Другий спосіб (рис. 8.1, б) полягає в створенні композиційного матеріалу шляхом введення в кераміку волокон з міцнішого керамічного матеріалу, наприклад карбіду кремнію SiC. Тріщина, що розвивається, на своєму шляху зустрічає волокно і далі не поширюється.

Третій спосіб полягає в тому, що за допомогою спеціальних технологій весь керамічний матеріал пронизують мікротріщинами (рис. 8.1, в). При зустрічі основної тріщини з мікротріщиною і вона далі не поширюється.

 

Запитання для самоперевірки:

1. Що таке кераміка і з чого вона складається?

2. Що таке металокераміка?

4. Як виготовляють керамічні і металокерамічні вироби?

5. Які види керамічних матеріалів за застосуванням ви знаєте?

6. Чому кераміку застосовують для виготовлення діелектриків?

7. Чому металокераміку застосовують у металообробці?

 

 

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Материаловедение / Под ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986.

2. Энциклопедия полимеров. Под ред. В. А. Каргина. М.: Сов. Энц., 1972. - 1224 с.

2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. - Л.: Энергоатомиздат, 1985, 304 с.

3. Сологуб М.А. Конструкційні метали і сплави: Корот. довід. – К.: НУХТ, 2010.- 51 с.

4. Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х т. Т. 1. –  К.: Гл. ред. Украинской советской энциклопедии, 1977.- 840 с.

5. Энциклопедия неорганических материалов. В 2-х т. Т. 2. –  К.: Гл. ред. Украинской советской энциклопедии, 1977.- 816 с.

6. Інтернет ресурс Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page.

 

ЗМІСТ

 

Лекція 1. Предмет курсу і основні поняття …………...………………….	3
Лекція 2. Вуглецеві і леговані сталі ………………………………. ……...	7
Лекція 3. Корозія. Методи захисту від корозії ………...…………………	11
Лекція 4. Полімерні матеріали ……………… …………………………	20
Лекція 5. Пластмаси і еластоміри ………………………………………..	28
Лекція 6. Волокнисті матеріали. Композити …………………………...	36
Лекція 7. Скло і вироби зі скла …… ……………………………………...	41
Лекція 8. Керамічні матеріали …….. ……………………………………..	46
Література …………………………………………………………………	53