Presentasjon om temaet "keramikk". Keramikks historie Elektrisk styrke til keramikk

Typer keramikk. Avhengig av strukturen skilles finkeramikk fra grove. – Hovedtypene finkeramikk er porselen, halvporselen, keramikk, majolica. – Hovedtypen grov keramikk er keramikk. Porselen har en tett sintret skår av hvit farge (noen ganger med en blåaktig fargetone) med lav vannabsorpsjon (opptil 0,2 %), når det bankes gir det en høy melodisk lyd, og kan være gjennomskinnelig i tynne lag. Glasuren dekker ikke kanten av perlen eller bunnen av porselensstykket. Råvarene til porselen er kaolin, sand, feltspat og andre tilsetningsstoffer. Fajanse har et porøst hvitt skår med en gulaktig fargetone, porøsiteten til skåret er 9 - 12%. På grunn av den høye porøsiteten er keramikkprodukter fullstendig dekket med en fargeløs glasur med lav varmebestandighet. Fajanse brukes til å produsere servise til daglig bruk. Råvarene for produksjon av keramikk er hvitbrennende leire med tilsetning av kritt og kvartssand. Semi-porselen i eiendommer inntar en mellomposisjon mellom porselen og keramikk, steinen er hvit, vannabsorpsjonen er 3 - 5%, den brukes i produksjon av servise. Majolica har en porøs skår, vannabsorpsjon er ca 15 %, produktene har en glatt overflate, glans, tynne vegger, er dekket med farget glasur og kan ha dekorative relieffdekorasjoner. Støping brukes til å lage majolica. Råvarer - hvitbrennende leire (fajanse majolica) eller rødbrennende leire (keramikkmajolika), fluss, kritt, kvartssand. Keramikkkeramikk har et rødbrunt skår (det brukes rødbrennende leire), høy porøsitet og vannabsorpsjon opptil 18 %. Produktene kan dekkes med fargeløse glasurer eller males med farget leirmaling - engober.

Lysbilde 8 fra presentasjonen "Moderne dekorativ utstillingskunst"

Dimensjoner: 720 x 540 piksler, format: .jpg. For å laste ned et lysbilde gratis til bruk i klassen, høyreklikk på bildet og klikk "Lagre bilde som...". Du kan laste ned hele presentasjonen "Modern Decorative Exhibition Art.ppt" i et zip-arkiv på 2893 KB i størrelse.

Last ned presentasjon

"Kulturtiden" - Nordrenessansen. Post-impresjonisme. Epoker av verdenskultur. Modernisme. Renessanse. Surrealisme. Dadaisme. Fortropp. Nyklassisisme. Romantikk. Manierisme. Høyrenessanse. Barokk. Rokokko. Kulturelle epoker. Tidlig renessanse. Impresjonisme. Epoker. Kubisme.

"Landskapskunst" - Vasilyevka (godset til N.V. Gogol). Spill rollen som arkitekt og lag en fabelaktig skulptur. Dmitry Sergeevich Likhachev. Pukkelryggbro. Moder jord. Grotter (kunstige grotter). Trapp som forbinder drivhusene. Mikhailovskoye (eiendom til A.S. Pushkin) Yasnaya Polyana (eiendom til L.N. Tolstoy). Duftende planter.

"The State of Water" - Aivazovskys niende bølge. Vårflom. A.S. Yesenin. I. Bunin. Smelte. Skyv rolig langs glasset og vandre, Akkurat som om du leter etter noe morsomt... Det hule vannet raser, støyen er både matt og lang. Hvem driver deg vekk: er det skjebnens avgjørelse? N.K. Roerich. Test. Tidlig snø. Fast aggregeringstilstand av vann. SOM. Pushkin.

"Arkitektur og maleri av Tyskland og Nederland" - Albrecht Durer. Maleri av tyske mestere. Tyskland. Arkitektur og maleri av Tyskland og Nederland. Frans Hals. Skandinavia. Arkitektur. Maleri av tyske mestere. Tysklands arkitektur. Maleri av nederlandske mestere. Maleri av alteret til St. Bavo-kirken. Fire ryttere. nederlandsk maleri.

Lysbilde 2

• Begrepet "keramikk" kommer fra det greske ordet "keramos", som betyr leire.
• Keramiske produkter er produkter laget av leire med ulike tilsetningsstoffer og brent til steintilstand.
• Fra eldgamle tider til i dag har keramiske produkter okkupert en av de ledende stedene innen dekorativ og brukskunst til alle folkeslag i verden.

Lysbilde 3

• Den teknologiske ordningen for produksjon av keramiske fliser inkluderer følgende hovedfaser:

1. Forberedelse av slip;
2. Produkt molding;
3. Tørking;
4. Forberedelse av glasur og glasering (emaljering);
5. Brenning.

• Råvarer til keramiske masser deles inn i plast (leire og kaoliner) og ikke-plast. Tilsetninger av ildleire og kvarts reduserer produktets krymping og sannsynligheten for sprekker i støpestadiet. Bly og boraks brukes som glassdannere.

Lysbilde 4

• Utarbeidelsen av slip foregår i tre faser:
  • Første fase: sliping av feltspat og sand (sliping varer fra 10 til 12 timer);
  • I første fase tilsettes leire;
  • Kaolin tilsettes i den andre fasen. Den ferdige slipen helles i beholdere og lagres.
• Transport fra råvarelageret utføres ved hjelp av en laster til mottaksbunkers. Derfra sendes det langs en transportør enten til en kulemølle (for sliping) eller til turboløsningsmidler (for å løse opp leire og kaolin)

Lysbilde 5

Lysbilde 6

• Keramikk har vært kjent siden uminnelige tider. Leire var et allestedsnærværende materiale for hånden, hvis rike plastiske og kunstneriske muligheter tiltrakk folk selv i antikken. Leire er veldig enkelt å bearbeide; du kan forme hva som helst fra det.

Lysbilde 7

• Avhengig av strukturen skilles det mellom finkeramikk (glasaktig eller finkornet skår) og grov keramikk (grovkornet skår). Hovedtypene av fin keramikk er porselen, semi-porselen, fajanse, majolica. Hovedtypen grov keramikk er keramikk.

Lysbilde 8

• Porselensvase fra samlingen av kinesisk porselen fra Qing-dynastiet (XVII-XIX århundrer) i Kunstkamera (St. Petersburg).

Lysbilde 9

Lysbilde 10

Lysbilde 11

Lysbilde 12

Egyptisk gudinne Tawaret fra fajanse

Lysbilde 13

Lysbilde 14

majolica

Lysbilde 15

Lysbilde 16

Lysbilde 17

keramikk keramikk

Lysbilde 18

Lysbilde 19

• KERAMISK URN - et eksempel på Maya-keramikkkunst.
• Jobber på et pottemakerhjul. Bilde på keramiske fliser.

Lysbilde 20

• Sement er mye brukt i konstruksjon - en av typene keramikk, råvarene som er leire og kalkstein blandet med vann.

Lysbilde 21

Historien om innenlandske keramiske fliser

• I Rus dukket keramiske fliser opp på 900-tallet med kristendommens fremkomst. I den hedenske perioden ble stein og tre overveiende brukt som byggematerialer.

3 Keramiske veggmaterialer og produkter Keramisk murstein og stein (GOST "Keramisk murstein og stein")

5 I henhold til styrken til produktet lages følgende karakterer: 75,100,125,150,175,200,250,300. I henhold til styrken til produktet lages følgende karakterer: 75,100,125,150,175,200,250,300. I henhold til frostbestandighet for karakterer: F15, 25, 35 og 50. I henhold til frostbestandighet for karakterer: F15, 25, 35 og 50. Vannabsorpsjon for massiv murstein bør være minst 8 %, for hule produkter minst 6 %, Vannabsorpsjon for solide murstein bør være minst 8%, for hule produkter minst 6%, Massen av murstein tørket til konstant vekt bør ikke overstige 4,3 kg, og steiner - 16 kg. Vekten av murstein tørket til konstant vekt bør ikke overstige 4,3 kg, og steiner - 16 kg. Det er tillatt, etter avtale mellom produsenten og forbrukeren, reflektert i leveringskontrakten, å produsere forstørrede steiner som veier mer enn 16 kg. Det er tillatt, etter avtale mellom produsenten og forbrukeren, reflektert i leveringskontrakten, å produsere forstørrede steiner som veier mer enn 16 kg. Tettheten til murstein i tørr tilstand varierer fra 1600...1900 kg/m 3, og den termiske ledningsevnen er 0,71...0,82 W/(m·ºС). Tettheten til murstein i tørr tilstand varierer fra 1600...1900 kg/m 3, og den termiske ledningsevnen er 0,71...0,82 W/(m·ºС). Murstein K-O 100/15GOST Murstein K-O 100/15GOST

6 Keramiske kledningsmaterialer (GOST "Keramiske murstein og steiner") keramiske kledningsmaterialer for utvendig kledning av strukturer av bygninger og strukturer keramiske kledningsmaterialer for utvendig kledning av strukturer av bygninger og strukturer keramiske produkter for innvendig kledning av vegger og gulvfliser keramiske produkter for innvendig kledning av vegger og gulvfliser

7 Keramiske kledningsmaterialer for utvendig kledning av konstruksjoner av bygninger og konstruksjoner Materialer for utvendig kledning av bygninger og konstruksjoner inkluderer: fasadetegl, frontmurstein, store frontplater, store frontplater, arkitektoniske detaljer (terrakotta). arkitektoniske detaljer (terrakotta).

8 Fasingmurstein Styrkegradene til fasademurstein er de samme som for vanlige murstein; Styrkekarakterene til murstein er de samme som for vanlige murstein; Frostmotstanden skal være minst F25. Frostmotstanden skal være minst F25. Veggsteinen er dekorert med engobing og to-lags støping. Disse metodene gjør det mulig å spare knappe hvitbrennende leire og pigmenter. Veggsteinen er dekorert med engobing og to-lags støping. Disse metodene gjør det mulig å spare knappe hvitbrennende leire og pigmenter. Glasert murstein er spesielt dekorativ. Glasur lar deg få alle fargenyanser og opprettholde lysstyrken i lang tid; det blir nesten ikke skittent. Glasert murstein er spesielt dekorativ. Glasur lar deg få alle fargenyanser og opprettholde lysstyrken i lang tid; det blir nesten ikke skittent. Holdbarheten til slik etterbehandling er titalls og hundrevis av år. Holdbarheten til slik etterbehandling er titalls og hundrevis av år.

9

10 Større frontplater Keramiske plater og fliser: Teppe-mosaikkfliser og keramiske fasadefliser. GOST: Keramiske fasadefliser og tepper laget av dem. Spesifikasjoner

11 Store keramiske plater Dimensjoner fra 500 x 500 mm til 600 x 1200 mm, tykkelse opptil 10 mm, har en tett, helsintret skår med svært lav vannabsorpsjon (mindre enn 1 %). Dimensjoner fra 500 x 500 mm til 600 x 1200 mm, tykkelse opptil 10 mm, har en tett, helsintret skår med svært lav vannabsorpsjon (mindre enn 1%). Platene brennes ved temperaturer opp til 1300 °C. Platene som oppnås på denne måten ligner steinmateriale og er preget av høy frost- og slitestyrke. Platene brennes ved temperaturer opp til 1300 °C. Platene som oppnås på denne måten ligner steinmateriale og er preget av høy frost- og slitestyrke. Platene kan ha en matt eller polert overflate i en rekke farger, ofte med en struktur som minner om granitt. Av denne grunn og for deres høye fysiske og mekaniske egenskaper kalles slike plater porselenssteintøy. Platene kan ha en matt eller polert overflate i en rekke farger, ofte med en struktur som minner om granitt. Av denne grunn og for deres høye fysiske og mekaniske egenskaper kalles slike plater porselenssteintøy.

12 Klinkerfliser brukes i produksjon av fasadeplater. Laget av ildfast leire ved brenning til den er helt sintret, den har lave klinkerfliser som brukes i produksjon av fasadepaneler. Laget av ildfast leire ved brenning til den er fullstendig sintret, har lav vannabsorpsjon (2...6%), vannabsorpsjon (2...6%), høy trykkfasthet (MPa) og frostbestandighet på minst F100. høy trykkfasthet (MPa) og frostbestandighet på minst F100. Grunnlaget for panelet er laget av stivt polyuretanskum og keramiske fliser (klinker) Grunnlaget for panelet er laget av stivt polyuretanskum og keramiske fliser (klinker) helles inn i matrisen som klinkerflisene er plassert i . Deretter stivner polyuretanskummet. Polyuretanskum helles i en matrise der klinkerfliser er plassert. Deretter stivner polyuretanskummet.

13 Terrakotta Terrakotta (av latin terrakotta, brent jord) er frontprodukter i store størrelser i form av plater, deler av søyler, platebånd og andre arkitektoniske detaljer. Terracotta (av latin terra cotta, brent jord) er et stort frontprodukt i form av plater, deler av søyler, platebånd og andre arkitektoniske detaljer. Terrakotta er et meget slitesterkt og dekorativt overflatemateriale, noe dårligere enn naturstein i egenskaper, men mye mindre arbeidskrevende å produsere. Terrakotta er et meget slitesterkt og dekorativt overflatemateriale, noe dårligere enn naturstein i egenskaper, men mye mindre arbeidskrevende å produsere. Styrkegraden er ikke lavere enn 100, frostmotstanden er ikke mindre enn F50. Styrkegraden er ikke lavere enn 100, frostmotstanden er ikke mindre enn F50.

15 Fliser for innvendig kledning produseres i en rekke størrelser. I tillegg til fliser produseres formelementer: friser, hjørner, border osv. Gulvfliser skal ha høy slitestyrke og minimalt med vannopptak. Disse flisene har nesten ingen porer og er praktisk talt vanntette. I samsvar med standarden bør vannabsorpsjonen deres ikke være høyere enn 4% (som regel er det ikke mer enn %). Størrelser på fliser: fra de minste (23 x 23 mm) mosaikkfliser til mellomstore fliser (300 x 300 mm). For gulv i offentlige bygninger, kjøpesentre, utstillingshaller osv. brukes store (opptil 600 x 600 mm) porselenssteintøyplater.

17 Sanitærkeramikk Sanitærprodukter: vasker, toaletter, bidéer, sisterner etc. lages hovedsakelig av hvitbrennende keramikk eller halvporselensmasser. Produktene dannes ved støping i gipsformer. Etter fjerning fra formene tørkes bitene, glaseres og brennes. Sanitærprodukter skal ha riktig form, en jevn, glatt og ren overflate, jevnt dekket med glasur. De brukes til å utstyre kjøkken, sanitæranlegg og spesielle lokaler (laboratorier, frisørsalonger, etc.).

18 Keramiske takmaterialer Fliser som takmateriale er sterke, slitesterke og brannbestandige. Taktekking laget av det krever ikke hyppige reparasjoner. Som takmateriale er fliser sterke, holdbare og brannbestandige. Taktekking laget av det krever ikke hyppige reparasjoner. Ulempene med et flislagt tak er dens store masse, behovet for å installere betydelige skråninger for vanndrenering, og også den høye arbeidsintensiteten til konstruksjonen. Fliser brukes i lavbygg på landsbygda. Ulempene med et flislagt tak er dens store masse, behovet for å installere betydelige skråninger for vanndrenering, og også den høye arbeidsintensiteten til konstruksjonen. Fliser brukes i lavbygg på landsbygda.

19

20 Avløps- og avløpsrør Avløpsrør er laget av ildfast eller ildfast leire. Rørene dannes sammen med muffen på rørpresser. Etter tørking påføres glasur på rørenes indre og ytre overflater og brennes. Tilstedeværelsen av et tynt lag med glasur bestemmer rørenes vanntetthet og høye motstand mot syrer og alkalier. Avløpsrør produseres med innvendig diameter og lengde på mm. Den høye kjemiske motstanden til keramiske rør gjør at de kan brukes mye for drenering av industrivann som inneholder alkalier og syrer. Kloakkrør er laget av ildfast eller ildfast leire. Rørene dannes sammen med muffen på rørpresser. Etter tørking påføres glasur på rørenes indre og ytre overflater og brennes. Tilstedeværelsen av et tynt lag med glasur bestemmer rørenes vanntetthet og høye motstand mot syrer og alkalier. Avløpsrør produseres med innvendig diameter og lengde på mm. Den høye kjemiske motstanden til keramiske rør gjør at de kan brukes mye for drenering av industrivann som inneholder alkalier og syrer. Dreneringsrør er laget av høyplastisk leire, glatte uglaserte produkter som filtrerer gjennom tykkelsen, og glaserte med muffer og perforeringer. De er designet for å drenere regn og grunnvann fra fundamenter; drenering av områder med overflødig fuktighetsinnhold; vanning av tørre områder. gjenvinningsarbeid Dreneringsrør er laget av høyplastisk leire, glatte uglaserte produkter som filtrerer gjennom tykkelsen, og glaserte rør med muffer og perforeringer. De er designet for å drenere regn og grunnvann fra fundamenter; drenering av områder med overflødig fuktighetsinnhold; vanning av tørre områder. gjenvinning fungerer

22 Ekspandert leire er et lett porøst materiale med cellestruktur i form av grus, sjeldnere i form av pukk, oppnådd ved å fyre lavtsmeltende leirbergarter som kan svelle ved hurtig oppvarming til °C. Blåsemidler er gasser som frigjøres under dekomponering av ulike stoffer som finnes i råstoffet. Svelleegenskapene til leirråvarer kan økes ved å tilsette finmalt kull, sagflis, løs jernmalm, pyrittasker etc. til råstoffblandingen Ekspandert leire er et lett porøst materiale med cellestruktur i form av grus. sjeldnere i form av pukk, oppnådd ved avfyring av lavtsmeltende leirbergarter som kan svelle når de varmes raskt opp til °C. Blåsemidler er gasser som frigjøres under dekomponering av ulike stoffer som finnes i råstoffet. Oppsvulmningen av leirråmaterialer kan økes ved å tilsette finmalt kull, sagflis, løs jernmalm, pyrittaske osv. til råstoffblandingen er et porøst klumpmateriale som oppnås ved sintring - leirenes evne til å komprimere under brenning og danne en steinlignende skår kalles sintring (agglomerering) av granulat fra blandingen leire råvarer med kull. Agloporitt er et porøst klumpmateriale oppnådd ved sintring - leirens evne til å komprimere under brenning og danne et steinlignende skår kalles sintring (agglomerering) av granulat fra en blanding av leirråvarer med kull.

For å bruke forhåndsvisninger av presentasjoner, opprett en Google-konto og logg på den: https://accounts.google.com

Lysbildetekster:

Gjeterinne og skorsteinsfeier

Keramikkkunst

Hva er keramikk... Keramikk (gresk κέραμος - leire, keramikk) - produkter fra uorganiske materialer: leire, feltspat og kvarts, laget under høy temperatur etterfulgt av avkjøling. Leiremineral – kaolinitt: Al 2 O 3 x 2SiO 2 x 2H 2 O

Bruk av leirematerialer Innhenting av byggematerialer - fliser, murstein Sementproduksjon Innhenting av pigmenter (oker, umbra) fra fargede leire Spilte en rolle i utviklingen av skrift. Gamle mennesker skrev piktogrammer på leirtavler. Lagde retter: gryter, tallerkener, mugger, etc. Lage kunstmonumenter

Den eldste keramikken funnet i Kina er omtrent 11 tusen år gammel. En vase fra Qing-dynastiet, for eksempel, er verdsatt til mer enn 80 millioner dollar.

Venus de Milo

Michelangelo "David"

Auguste Rodin "Tenkeren"

"Pieta" er et bilde av Jomfru Maria. Michelangelo skåret ut komposisjonen fra et enkelt stykke marmor.

"Cæsar Augustus".

Rettferdighetsstatue

"Discokaster" av den antikke greske billedhuggeren Myron

Statuen av "Hermes" er det eneste kjente mesterverket til den antikke greske billedhuggeren Praxiteles

Terracotta Terracotta (fra italiensk terra - jord, leire og cotta - brent) - uglaserte keramiske produkter laget av farget leire med porøs struktur. Den brukes til kunstneriske, husholdnings- og byggeformål. Terrakotta brukes til å lage fat, krukker, vaser, skulpturer, leker, fliser, fliser, fliser og arkitektoniske detaljer.

Majolica Majolica (fra italiensk Maiolica - Mallorca) er en type keramikk laget av brent leire ved bruk av malt glasur. Ved hjelp av majolica-teknikken lages dekorative paneler, rammer, fliser, etc., samt tallerkener og til og med monumentale skulpturer. Produktene er belagt med saltglasur (bergsalt NaCl og vanndamp føres inn i brennkammeret til en varm ovn

Fajanse Fajanse (fransk fajanse, fra navnet på den italienske byen Faenza, hvor fajanse ble produsert), keramiske produkter (bekledningsfliser, arkitektoniske detaljer, servise, servanter, etc.), med en tett, finporøs skår (vanligvis hvit) , dekket med gjennomsiktig eller matt (ugjennomsiktig) glasur Den høyeste karakteren av keramikk er Opak. Det skiller seg fra porselen i sitt høyere leireinnhold opptil 85 %, høyere porøsitet, vannabsorpsjon (opptil 20 %) og lavere mekanisk styrke.

Porselen - edel keramikk Porselen (tyrkisk farfur, fağfur, fra persisk faghfur) er en type keramikk som er ugjennomtrengelig for vann og gass. Den er gjennomsiktig i et tynt lag. Når den slås lett med en trepinne, produserer den en karakteristisk høy klar lyd. Avhengig av formen og tykkelsen på produktet, kan tonen være annerledes. Porselen produseres vanligvis ved høytemperaturbrenning av en fin blanding av kaolin, kvarts, feltspat og plastleire.

Gzhel-porselen Gzhel er et av de tradisjonelle russiske sentrene for produksjon av keramikk. Oppvasken brennes, brennes, derfor kalles hele produksjonen Zhgel, et ord som ble til Gzhel på grunn av vanlige menneskers evne til å omorganisere konsonanter. For underglasurfarging av porselen brukes koboltoksid (Tenard blå): Kull 2 ​​O 4 x Al 2 O 3

Tips til samlere Hvordan skille ekte samlerporselen fra falskt? Som regel er det på bunnen av porselensprodukter et produksjonsmerke, som kan brukes til å fastslå tid og sted for opprinnelsen. Disse merkene ble oftest laget med brannbestandig maling (blå, mangan eller svart). På annen keramikk er merket skåret eller påtrykt.

Om temaet: metodologisk utvikling, presentasjoner og notater

PROGRAM FOR ET VALGFRI KURS I DEKORATIV OG BRUKSKUNST “MALING PÅ TRE, KERAMIKK, GLASS, STOFF” (for elever 11-16 år) Kunstlærer MBOU Videregående skole nr. 96, KRASNODAR Svetlana Viktorovna Zubanova.

Programmet for det valgfrie kurset i dekorativ og anvendt kunst "Maling på tre, keramikk, glass, stoff" ble utviklet på grunnlag av den statlige utdanningsstandarden, satt sammen i samsvar med ...

Bildekunsttime «Gresk keramikk» 5. klasse.

Leksjonen "Gresk keramikk" holdes på sluttfasen av emnet "Dekorativ kunst i det gamle Hellas".

Oversikt over en leksjon i kunst i 5. klasse på ungdomsskolen og kunsthistorie i 1. klasse ved Barnas Kunstskole og Barnas Kunstskole "Funksjoner av gammel gresk keramikk."

Mål: Pedagogisk: Å introdusere studentene til den kunstneriske kulturen i antikkens Hellas gjennom hovedtyper, former og dekorasjon av gammel gresk keramikk. ...

Lysbilde 2

Historisk sett ble keramikk forstått som produkter og materialer hentet fra leire og deres blandinger med mineralske tilsetningsstoffer. Senere, for å gi hardhet, vann- og brannmotstand til leireprodukter, begynte brenning å bli mye brukt. Ordet "keramikk" kom til oss fra det gamle greske språket (keramos - bakt leire, keramikk - keramikkkunst).

Lysbilde 3

Etter hvert som den tekniske utviklingen skrider frem, dannes en klasse med teknisk keramikk. Begrepet "keramikk" begynner å få en bredere betydning: i tillegg til tradisjonelle materialer laget av leire, inkluderer det nå materialer hentet fra rene oksider, karbider, nitrider, etc. De viktigste komponentene i moderne teknisk keramikk er aluminiumoksider, zirkoniumoksider, silisium, bor, aluminiumnitrider, silisium og borkarbider, etc.

Lysbilde 4

Fordeler og utsikter til keramikk eksepsjonell variasjon av egenskaper sammenlignet med andre typer materialer tilgjengelighet av råvarer lav energiintensitet av teknologi miljøvennlig produksjon biologisk kompatibilitet Hovedprodusentene av keramikk er USA og Japan (henholdsvis 38 og 48%). USA dominerer feltet for strukturell keramikk. I Japan, sammen med produksjon av strukturell keramikk, utvikler feltet funksjonell keramikk seg dynamisk.

Lysbilde 5

Definisjon av "keramikk"

Keramikk er polykrystallinske materialer og produkter laget av dem, bestående av forbindelser av ikke-metaller fra gruppene III–VI i det periodiske systemet med metaller eller med hverandre og oppnådd ved å støpe og brenne de tilsvarende råmaterialene. Utgangsråvarene kan enten være stoffer av naturlig opprinnelse (silikater, leire, kvarts, etc.) eller de som er oppnådd kunstig (rene oksider, karbider, nitrider osv.).

Lysbilde 6

Klassifisering av keramikk etter kjemisk sammensetning

1. Oksydkeramikk. Disse materialene består av rene oksider Al2O3, SiO2, ZrO2, MgO, CaO, BeO, ThO2, TiO2, UO2, oksider av sjeldne jordmetaller, deres mekaniske blandinger (ZrO2-Al2O3, etc.), faste løsninger (ZrO2-Y2O3, ZrO2 -MgO etc.), kjemiske forbindelser (mullitt 3Al2O32SiO2 etc.) 2. Oksydfri keramikk. Denne klassen består av materialer basert på karbider, nitrider, borider, silicider, fosfider, arsenider og kalkogenider (unntatt oksider) av overgangsmetaller og ikke-metaller fra gruppene III–VI i det periodiske system.

Lysbilde 7

Klassifisering av keramikk etter formål

1. Byggekeramikk. 2. Tynn keramikk. 3. Kjemisk motstandsdyktig keramikk. 4. Ildfaste materialer. 5. Teknisk keramikk.

Lysbilde 8

Klassifisering av teknisk keramikk

1. Strukturkeramikk 2. Instrumentkeramikk 3. Elektro- og radiokeramikk 4. Keramikk med spesielle egenskaper

Lysbilde 9

Andre klassifiseringer av teknisk keramikk

Tradisjonell ny viskøs nanokeramikk

Lysbilde 10

Keramisk struktur

Krystallinsk fase - kjemiske forbindelser, faste løsninger, interstitielle faser. Den amorfe fasen er glassdannende oksid SiO2. Lukkede porer er de som ikke kommuniserer med omgivelsene. Åpne porer – kommuniserer med omgivelsene.

Lysbilde 11

Indikatorer for porøsitet og tetthet av keramikk

1. Sann (teoretisk) tetthet i, g/cm3 – tetthet av ikke-porøst materiale. 2. Tilsynelatende tetthet к, g/cm3 – tetthet av materialet som inneholder porene. 3. Relativ tetthet  = (k/i)100 % . 4. Sann porøsitet Pi = (Vk-Vi)/Vk)100 % = (1- k/i) 100 %, – det totale volumet av alle porene. 5. Tilsynelatende (åpen) porøsitet Pk = (Vot/Vk) 100 % – volumet av åpne porer fylt med vann under koking.

Lysbilde 12

Mekaniske egenskaper til keramikk

Typisk   diagram for keramikk når testet opp til ~ 1000С

Lysbilde 13

com, bend, HV, H, HRA, К1с, E, G Weibull-formel Ryshkevich-formel – styrkeavhengighet på porøsitet, n=4...7 Youngs modul Hookes modul Poissons forhold

Lysbilde 14

Forelesning 2

Termomekaniske, termofysiske og termiske egenskaper til keramikk

Lysbilde 15

Termomekaniske egenskaper til keramikk

Korttidsstyrke ved brukstemperatur Deformasjonstemperatur under belastning Kryp

Lysbilde 16

Skjema for å bestemme deformasjonstemperaturen til keramikk under belastning. Begrensende driftstemperatur tнр

Lysbilde 17

Betinget krypgrense er en spenning som forårsaker, i løpet av en spesifisert testtid ved en gitt temperatur, en spesifisert forlengelse av prøven (totalt eller gjenværende) eller en spesifisert kryphastighet i den rette delen av krypkurven.

Lysbilde 18

Primær krypkurve: н – forlengelse under belastning; п – full (elastisk + gjenværende) forlengelse på en buet seksjon); с – total (elastisk + gjenværende) forlengelse under testen; у – elastisk forlengelse; о – gjenværende forlengelse.

Lysbilde 19

Bestemmelse av den betingede krypgrensen for keramikk testes ved tset og 1-3 gjennomsnittsverdien av c, o og d/d bestemmes i seksjon II for hver , diagrammer ; -  eller  - d/d tegnes mellom i seksjon II i et logaritmisk koordinatsystem, ved hjelp av disse diagrammene, finn krypegrensen 0.2, ikke mindre enn ved tre t, konstruer et diagram 0.2 - t

Lysbilde 20

Termofysiske egenskaper

Varmekapasitet Termisk ledningsevne Termisk diffusivitet Termisk utvidelse De er svært viktige pga bestemme varmemotstanden til keramikk.

Lysbilde 21

Varmekapasitet til keramikk

Cv=dE/dT Over D tilsvarer Dulong-Petit-regelen Cv=n3R: - for diatomiske krystaller Cv = 6R50 J/molK (MgO) - for triatomiske – 9R75 J/molK ( ZrO2) - for pentaatomisk – 15R 125 J/molK (Al2O3)

Lysbilde 22

Lysbilde 23

Termisk ledningsevne av keramikk

dQ/dt = -  dT/dx I oksidkeramikk har den en fononnatur: ф = (1/3) Cvvф lф I oksidfri keramikk som karbider og nitrider av overgangsmetaller, sammen med fonon termisk ledningsevne, elektronisk termisk ledningsevne er også signifikant: е = (1/ 3) Сve ve lе, der Сve= Sat.e ne/zNa er varmekapasiteten til en enhetsvolum av elektrongass, Sat.e= 3R/2, ve er hastigheten av elektroner med energi nær kEF

Lysbilde 24

Avhengighet av termisk ledningsevne av temperatur for de fleste keramiske materialer Forholdet mellom keramikkens varmeledningsevne og porøsiteten. n=1,5-2 For eksempel, med en porøsitet på 0,5 minker  med 4 ganger

Lysbilde 25

Termisk ekspansjonskarakteristikk av keramikk Sann TELE Gjennomsnittlig TELE lineær ekspansjon for keramikk

Lysbilde 26

Termiske egenskaper

Brannmotstand er evnen til å tåle høye temperaturer uten å smelte. Bestemmes av temperaturen som pyroskopet faller ved. Den viktigste egenskapen til ildfaste materialer

Lysbilde 27

Varmemotstand er keramikkens evne til å motstå temperatursvingninger uten å kollapse under driften. Evalueringsmetoder - T= (1-)в/cE For ildfaste materialer brukes en direkte metode for å bestemme varmemotstanden: oppvarming av enden av mursteinen til 850C og 1300C, etterfulgt av avkjøling i rennende vann. Termisk motstand vurderes ved antall varmesykluser til produktet mister 20 % av vekten på grunn av ødeleggelse. Ved tap av mekanisk styrke under termisk syklus Ved grenseverdien T som prøven blir ødelagt ved

Lysbilde 28

Termisk aldring av keramikk En økning i kornstørrelsen til materialet på grunn av prosessen med omkrystallisering under høytemperaturdrift av produkter. Kornstørrelsen kan nå hundrevis av mikron, som et resultat av at styrkeegenskapene til keramikk reduseres kraftig. Veksten av kornstørrelse bestemmes av formelen hvor D0 er den opprinnelige kornstørrelsen, Q er aktiveringsenergien for rekrystallisering, n=const (for oksider n=1/3),  er holdetiden ved temperatur T,h.

Lysbilde 29

Forelesning 3

Elektrofysiske, kjemiske egenskaper til keramikk

Lysbilde 30

Elektrofysiske egenskaper til keramikk: dielektrisk konstant , temperaturkoeffisient for dielektrisitetskonstanten TK, - spesifikt volum og overflatemotstand v og s, - dielektriske tap tg, - elektrisk styrke eller gjennomslagsspenning Upr.

Lysbilde 31

Dielektrisk konstant Forholdet mellom ladninger Q og kapasitanser C på kondensatorplatene ved utskifting av plater fra et gitt dielektrikum med vakuum. Qm - ladning av en kondensator med en dielektrisk plate; Qv er ladningen til en kondensator med vakuum. Denne endringen i den elektriske kapasitansen til kondensatoren oppstår som et resultat av polarisasjonsfenomenet til dielektrikumet. ++++++++++++++++++++++++++++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Fôr Keramikk

Lysbilde 32

Elektronisk polarisering er en elastisk forskyvning av tyngdepunktet og deformasjon av en negativt ladet elektronsky under påvirkning av et elektrisk felt. Ionisk polarisering er den relative forskyvningen av elastisk bundne ioner med forskjellige ladninger. Denne typen polarisering er iboende i alle typer keramikk som inneholder krystallinske stoffer med ionisk struktur. Ionisk polarisering oppstår også umiddelbart. Hvis returen av elektroner eller ioner krever en merkbar tidsperiode, det vil si at avslapning skjer over tid, skilles det mellom elektron- og ione-relaksasjonspolarisering. Spontan polarisering er en orientering av elektriske momenter rettet i forhold til et eksternt elektrisk felt, lokalisert tilfeldig i individuelle områder av krystallen (domener) før påføring av et elektrisk felt. I de fleste oksid-, silikat- og aluminosilikatkeramiske materialer er  6-12. Imidlertid når  av noen keramikk flere tusen (for eksempel BaTiO3).

Lysbilde 33

Temperaturkoeffisienten til dielektrisk konstant TK. Keramikk med lav TK er av størst verdi, da de sikrer temperaturstabilitet til elektriske kretser som inkluderer et keramisk dielektrikum.

Lysbilde 34

Keramikk med lav TK er av størst verdi, da de sikrer temperaturstabilitet til elektriske kretser som inkluderer et keramisk dielektrikum.

Lysbilde 35

Spesifikt volum og overflatemotstand vi и s I I S n l d

Lysbilde 36

Elektrisk ledningsevne for keramikk hvor  er den spesifikke elektriske ledningsevnen, q er ladningen til bæreren i coulombs; n er antall bærere per volumenhet, =v/E er mobiliteten til ladningsbærere, cm2/(sV) I de aller fleste tilfeller er den elektriske ledningsevnen til keramikk ionisk av natur. Ioner i den glassaktige fasen er mer mobile enn ioner i den krystallinske fasen. De er hovedkilden til elektrisk ledningsevne. Alkalimetallioner, spesielt Na+ og Li+, har høy mobilitet. Derfor bør innholdet av alkalioksider i elektrisk isolerende keramikk være minimalt.

Lysbilde 37

Avhengighet av elektrisk ledningsevne og elektrisk motstand til oksidkeramikk på temperatur der 0, 0, er verdiene for elektrisk ledningsevne og volumetrisk resistivitet ved 0°C;  – temperaturkoeffisient. Med økende temperatur øker den elektriske ledningsevnen til oksidkeramikk, siden mobiliteten til ioner øker som følge av oppvarming.

Lysbilde 38

Dielektriske tap Når et keramisk materiale utsettes for et elektrisk felt, absorberes en viss mengde elektrisk energi. Denne energien som brukes på arbeidet med å flytte de strukturelle elementene i krystallgitteret kalles dielektriske tap. Dielektriske tap er ledsaget av oppvarming av keramikken, i noen tilfeller betydelig. Dielektriske tap estimeres av den dielektriske tapsvinkelen eller tangen til denne vinkelen. Den dielektriske tapsvinkelen  er vinkelen som komplementerer opp til 90° faseforskyvningsvinkelen  mellom strøm og spenning i en kapasitiv krets.

Lysbilde 39

U I j jr ja   Som et resultat av kapasitiv og aktiv motstand absorberes energi av den keramiske kondensatoren. Den absorberte effekten vil være Q = UIcos. I et ideelt dielektrikum =90°, cos90°=0, er derfor Q=0. I ekte dielektrikk  = (90°-). cos(90°-) =sin. ThenQ = UIin. For liten  syndtg. Så, Q = UItg og tg = I/U = ja/jr. Denne verdien (tg ) brukes til å estimere dielektriske tap. Dielektriske tap i keramiske dielektrika består av energikostnader for: gjennom elektrisk ledningsevne, polarisering og ionisering av gassfasen.

Lysbilde 40

Dielektriske tap assosiert med ende-til-ende elektrisk ledningsevne kan beregnes ved å bruke formelen tg = (l.81012)/(f), hvor  er den dielektriske konstanten; f - frekvens;  – resistivitet. Dielektriske tap forårsaket av polarisering er mest betydningsfulle i lettpolariserte typer keramikk som har relaksasjonspolarisering. Disse tapene er spesielt betydelige i ferroelektrisk keramikk, som er preget av spontan polarisering. En annen kilde til tap er gassfasen, hvis ionisering krever en viss mengde energi. Keramikk med en tettpakket krystallstruktur og et minimumsinnhold av den glassaktige fasen har de laveste dielektriske tapene.

Lysbilde 41

Elektrisk styrke av keramikk

Evnen til å motstå virkningen av et elektrisk felt. Karakterisert av sammenbruddsspenning og sammenbruddsspenning. Nedbrytingsspenning lar deg sammenligne egenskapene til forskjellige materialer: Epr = Unp/h, der Unp er sammenbruddsspenningen, h er tykkelsen på prøven. Nedbrytning av keramisk materiale i felt med høy intensitet kan skje gjennom elektrisk eller termisk sammenbrudd. Elektrisk sammenbrudd er av elektronisk karakter – det dannes et elektronskred og materialet mister sin elektriske isolasjonsevne. Termisk sammenbrudd er resultatet av en kraftig økning i temperaturen, ledsaget av lokal smelting av keramikk under påvirkning av økt ledningsevne og dielektriske tap.

Lysbilde 42

Strålingsmotstand av keramikk

Evnen til å opprettholde egenskaper under påvirkning av en viss dose ioniserende stråling (fluks av -kvanter og nøytroner). Den vurderes ut fra den integrerte stråledosen, som ikke fører til endring av keramikkens egenskaper innenfor visse grenser, samt av stråledoseraten. Den integrerte strålingsdosen er produktet av nøytronfluksen og bestrålingstiden (n/cm2). Bestrålingskraft er størrelsen på nøytronfluksen som passerer gjennom en enhetsoverflate av bestrålt keramikk per tidsenhet n/(cm2s). Nøytroner er delt i henhold til deres energi i termisk (med energi fra 0,025 til 1 eV), middels (med energi fra 1 til flere tusen eV) og rask (med energi mer enn 100 keV).

Lysbilde 43

Nøytroner samhandler med keramikk gjennom sprednings- eller fangstmekanismen. Det er elastisk spredning av nøytroner, bare ledsaget av deres tap av kinetisk energi, og uelastisk, ledsaget av forfallet av kjernen med utslipp av et sekundært nøytron og dannelsen av en stabil radioaktiv rekylkjerne og utslipp av gamma-kvanter. Innfangingen av nøytroner forårsaker forfall av kjernen og er ledsaget av utslipp av sekundære nøytroner, protoner, - og -partikler og kjernefysiske fragmenter, og dannelsen av nye isotoper. Dispersjon og fangst er karakterisert ved tverrsnittet "spredningstverrsnitt" og "fangstverrsnitt", som uttrykker sannsynligheten for en gitt kjernereaksjon. Tverrsnittet har arealdimensjon og uttrykkes i fjøs (1 fjøs = 10-24 cm2).

Lysbilde 44

Når tverrsnittet avtar, reduseres sannsynligheten for en reaksjon.

Lysbilde 45

Endringer i egenskapene til keramikk med en integrert bestrålingsfluks på 1020 n/cm2 ekspansjon av krystallgitteret med 0,1-0,3 % reduksjon i tetthet med 0,2-0,5 %, økning i porøsitetsfaseoverganger den termiske ledningsevnen til noen typer keramikk avtar med en størrelsesorden minker varmemotstanden øker lineær ekspansjonskoeffisient med 110-6 K-1 på grunn av forstyrrelse av interkrystallinske bindinger, styrke og hardhet oppstår, dielektriske tap øker, dielektrisk konstant og gjennomslagsspenning endres lite. en rekke kjemiske reaksjoner kan oppstå, ledsaget av frigjøring av gasser (CO, CO2, H2O, O2, He)

Lysbilde 46

Kjemiske egenskaper til keramikk

De vanligste tilfellene av kjemisk interaksjon mellom keramikk og andre stoffer er følgende: interaksjon med syrer og alkalier - korrosjon i løsninger. interaksjon med smelter, ofte metall - korrosjon i smelter. interaksjon med gasser – gasskorrosjon.

Lysbilde 47

Korrosjon i løsninger Studiet av korrosjonsmotstanden til keramikk i ulike løsninger av syrer og alkalier er nødvendig for å vurdere muligheten for å produsere deler av kjemisk utstyr, pumper for pumping av syrer, lagre som opererer i aggressive miljøer, etc. For å vurdere holdbarheten beregnes massetapet til en keramisk prøve vanligvis etter at den er holdt i en løsning med en gitt konsentrasjon. Ofte holdes prøven i en kokende løsning. Tillatt vekttap over en gitt tid for syrefast keramikk bør ikke overstige 2–3 %.

Lysbilde 48

Korrosjon i smelter Ved smelting av metall i digler laget av oksidkeramikk kan det gjenopprettes. Oksydfri keramikk brukes også til fremstilling av deler som fungerer i kontakt med smeltede metaller. Regelen for valg av oksid av smeltedigelmaterialet er: dannelsesvarmen må være større enn dannelsesvarmen til oksidet til metallet som smeltes. Når oksidfri keramikk interagerer med smeltede metaller, oppstår dannelsen av kjemiske forbindelser, interstitielle faser og intermetalliske forbindelser. Korrosjon av keramikk i smelter bestemmes av mikroskopiske, kjemiske og faseanalysemetoder, som gjør det mulig å bestemme tilstedeværelse og mengde av interaksjonsprodukter.

Lysbilde 49

Gasskorrosjon Under drift må keramikk motstå virkningen av gassformige halogener, svoveldioksid, nitrogenoksider, forskjellige hydrokarboner, etc. Hvis sammensetningen av keramikk inkluderer elementer med variabel valens, er redoksreaksjoner mulig under visse gassmiljøforhold med dannelse av mer smeltbare forbindelser. Effektene av gasser forsterkes spesielt i fuktige omgivelser og ved høye temperaturer. Keramikkens motstand mot gassformige midler avhenger av den kjemiske sammensetningen og fasesammensetningen.

Lysbilde 50

Oksydkeramikk er ikke utsatt for oksidasjon. Oksydfri keramikk oksiderer når den varmes opp i luft til høye temperaturer. Under reelle driftsforhold for produkter laget av oksidfri keramikk i motorer, blir den korrosive effekten av drivstoffforbrenningsprodukter som inneholder Na, S, V lagt til oksidasjonsprosessen. Oksydasjonsevnen til SO2 er omtrent 15 ganger høyere enn luften. Na2SO4 og V2O5 dannet under brennstoffforbrenning er sterkt etsende. Imidlertid fører oksidasjon av keramikk i noen tilfeller til en økning i styrken.

Lysbilde 51

På grunn av den ganske høye korrosjonsmotstanden til keramikk, er det vanskelig å vurdere graden av korrosjonsskader ved endringer i massen av prøver, dybden av korrosjonsinntrengning, antall korrosjonssteder osv., slik det gjøres for metaller. Derfor vurderes effekten av keramisk korrosjon ved endringer i dens mekaniske egenskaper. Det er fortsatt et stort antall tilfeller når keramikk inngår en eller annen reaksjon med kontaktmaterialer. For eksempel interaksjonen av keramikk med smeltet glass under smelting, slagg, ulike saltsmelter, etc. En slik rekke alternativer for kjemisk interaksjon av keramikk med andre medier gjør det ikke mulig å lage en enhetlig metodikk for å vurdere den kjemiske stabiliteten av keramikk.

Lysbilde 52

Tradisjonell bruk av keramikk

byggekeramikk ildfast kjemikaliebestandig keramikk fin keramikk

Lysbilde 53

Råvarer av tradisjonell keramikk

leireholdige materialer – leire og kaoliner – ikke-plastiske materialer – kvarts, feltspat, kritt osv. Leire er en blanding av leirmineraler, kaolin er en monomineral leire. De vanligste leirmineralene er kaolinitt Al2O32SiO22H2O, montmorillonitt Al2O34SiO2Na2OnH2O, hydromica (illite) K2OMgO4Al2O37SiO22. Man kan se at leirmineralene er aluminosilikater, i noen tilfeller inneholdende oksider av alkali- og jordalkalimetaller.

Lysbilde 54

Alle leirmineraler har en lagdelt struktur som ligner på glimmer. Når leire blandes med vann, kommer sistnevnte inn i mellomlagsrommene til leirmineralet, og lagene kan bevege seg i forhold til hverandre langs vannfilmen og festes i en ny posisjon. Denne evnen til mineraler forklarer den viktigste egenskapen til leire - plastisiteten.

Lysbilde 55

Ikke-plastiske materialer deles inn i såkalte tynnere, flussmidler, organiske og spesielle tilsetningsstoffer. Tynningsmidler er designet for å redusere plastisiteten til leire. De kan være naturlig - kvarts, kvartssand og kunstig - ildleire (brent malt leire). Væsker brukes til å redusere sintringstemperaturen og øke tettheten til det sintrede materialet. De vanligste flussene er feltspat, som er aluminosilikater som inneholder oksider av alkali- og jordalkalimetaller. Organiske tilsetningsstoffer tjener til å aktivere sintringsprosessen, samt å oppnå en porøs struktur, brukes til å oppnå de spesifiserte fysiske og kjemiske egenskapene til materialet.

Lysbilde 56

Konstruksjonskeramikk - vegg - fasade - keramikk for produkter for underjordisk kommunikasjon keramiske fyllstoffer Veggmaterialer inkluderer først og fremst murstein. For sin produksjon brukes lavtsmeltende leire: hydromicas med tilsetninger av kaolinitt, montmorillonitt, hematitt, etc. Fasadekeramikk - murstein, fasadefliser er hovedsakelig laget av ildfast leire (med en overvekt av kaolinitt) og noen lavtsmeltende leire .

Lysbilde 57

Den høye korrosjonsmotstanden til keramikk gjør det mulig å bruke produkter laget av det for å legge underjordisk kommunikasjon. Slike produkter inkluderer drenerings- og kloakkrør. Dreneringsrør brukes til å bygge avløpsnett. For deres produksjon brukes lavsmeltende leire, lik de som brukes i produksjon av murstein. Keramiske avløpsrør skal være tette og kjemisk bestandige. De viktigste råvarene for deres produksjon er ildfaste eller ildfaste leire, samt blandinger av forskjellige leire. Keramiske fyllstoffer inkluderer utvidet leire - et granulært ekspandert materiale som har strukturen av frosset skum ved bruddet. Ekspandert leire er laget av hydromica med tilsetning av jernmalm, kull, torv og fyringsolje. Hovedformålet med tilsetningsstoffer er å øke svellingsegenskapene til leire under brenningsprosessen.

Lysbilde 58

Fin keramikk Delt inn i porselen og keramikk. Porselen er laget av en fin blanding av kaolin og ildleire (20–65 %), kvarts (9–40 %) og feltspat (18–52 %). Porselensstruktur: glassfase (opptil 60%) krystallinsk fase - mullitt 3Al2O32SiO2 (opptil 25%). Porøsiteten er 3–5 %. Porselensprodukter er vanligvis glasert. Porselen brukes til fremstilling av kjemisk resistent servise og elektriske isolatorer til ulike formål (elektrisk porselen).

Lysbilde 59

Fajanse skiller seg fra porselen i sin større porøsitet (opptil 14%), lave fysiske og mekaniske egenskaper, og derfor er bruken i teknologi begrenset. Strukturen til fajansen er representert av korn av dehydrert leireholdig materiale og kvarts, sementert av en liten mengde glassaktig fase, som er dannet av samspillet mellom flukser med leire, kaolin og kvarts. Produkter til husholdnings-, sanitær- og tekniske formål, samt fliser er laget av fajanse.

Lysbilde 60

Ildfaste materialer Materialer og produkter som tåler mekaniske og fysisk-kjemiske påvirkninger ved høye temperaturer og brukes til legging av ulike varmeenheter. Typer ildfaste materialer: silikaaluminosilikatmagnesia Silisiumholdige ildfaste materialer inkluderer silika og kvarts keramikk. Hovedkomponenten i dem er silika SiO2.

Lysbilde 61

Dinas inneholder minst 93 % SiO2 i form av tridymitt (opptil 70 %) eller cristobalitt. Dinas er hentet fra kvartsitter, sjeldnere fra kvartssand. Brannmotstand opp til 1710–1730°C, høy varmebestandighet, motstand mot sure smelter. Den brukes til å legge hvelv og vegger av åpen ildsted og glassovner. Kvartskeramikk er et hvitt amorft materiale som består av sintrede korn av kvartsglass, har brannmotstand opp til 2200°C (kortvarig), ekstremt høy varmebestandighet (t over 1000°C) på grunn av lav LCTE. Det brukes som ildfast materiale i metallurgi og glassindustrien. Som teknisk keramikk - i rakettteknologi for produksjon av antenneradomer.

Lysbilde 62

Ildfaste aluminiumsilikatmaterialer produseres på grunnlag av et to-komponent Al2O3-SiO2 system. Hovedtyper: ildfast leire og høyalumina Ildfaste ildfaste materialer inneholder 28-45 % Al2O3. Laget av ildfast leire og kaoliner og ildleire (40-85%). De har en brannmotstand på 1580–1750°C og brukes til legging av de fleste varmeaggregater. Ildfaste materialer med høyt aluminiumoksyd inneholder mer enn 45 % Al2O3. Som et resultat har disse materialene økte fysiske og mekaniske egenskaper og brannmotstand opp til 2000°C. Høyaluminaprodukter brukes til legging av masovner.

Lysbilde 63

Magnesia ildfaste materialer er delt inn i magnesit og dolomitt. Magnesit ildfaste materialer består av mineralet periklase MgO. Deres brannmotstand overstiger 2000°C. Brukes i stålindustrien. Råmaterialet for deres produksjon er magnesit MgCO3. Ildfaste dolomittmaterialer produseres ved å sintre en blanding av dolomitt CaCO3MgCO3 og kvartsitter. De har brannmotstand opp til 1780°C, kjennetegnes av lang levetid og brukes til legging av åpen ildsted og roterende ovner.

Lysbilde 64

Generelt opplegg for tradisjonell keramikkteknologi Innhenting av råvarer Støpeprodukter Tørking Brenning (sintring)

Lysbilde 65

Innhenting og tilberedning av utgangsmaterialer Tradisjonell keramikkteknologi bruker naturlige råmaterialer (leire, feltspat, sand) underkastet passende bearbeiding. Bearbeiding inkluderer maling og blanding av komponentene. Leirematerialer bearbeides i leireskjæremaskiner, tørkes og knuses deretter i disintegratorer. Avfallsmaterialene og fluksene knuses i knusere, kule- og vibrasjonsmøller. Etter maling siktes pulverene for å oppnå de ønskede fraksjoner. Komponentene i ladningen må blandes grundig og ha den nødvendige fuktighetsgraden.

Lysbilde 66

Støping Metoden for halvtørrpressing og metoder for støping av plastmasser brukes. Pressing utføres på presser av ulike utførelser i metallformer eller på installasjoner for hydrostatisk pressing. I det første tilfellet oppnås høy produktivitet av prosessen, i det andre - muligheten for å oppnå jevnt tette produkter med komplekse konfigurasjoner. Halvtørrpressing brukes i teknologien til ildfaste materialer, veggkeramikk og elektroporselen.

Lysbilde 67

Plaststøping er mest vanlig i tradisjonell keramikkteknologi. Plaststøpingsmetoder: ekstrudering (ekstrudering), stempling og dreiing. I alle metoder inneholder råvaren vann i en mengde på 30–50 vol. %. Ekstrudering utføres på kontinuerlige presser gjennom profilmunnstykker. Denne metoden brukes i produksjon av murstein, rør, samt noen tekniske keramiske produkter (stenger, rør). Stempling brukes til å produsere produkter med mer nøyaktige dimensjoner og god overflate. På denne måten dannes ildfaste og syrefaste murstein. Dreiemetoden brukes i produksjon av porselen og keramikk.

Lysbilde 68

Ved produksjon av tradisjonell keramikk er en viktig operasjon tørking av støpte produkter, siden de inneholder en betydelig mengde midlertidig bindemiddel (opptil 25%). Tørking skjer i tunneltørkere med luft, gass eller damp-luftkjølevæske. Fuktighetsinnholdet etter tørking overstiger ikke 1–3 %. Tørketiden, avhengig av type produkt, kan variere fra 6 minutter til flere dager.

Lysbilde 69

Fyring er den definerende operasjonen innen keramisk teknologi. Under brenning skjer følgende prosesser: - sintring av pressede partikler - krymping eller vekst av produktet - polymorfe transformasjoner - kjemiske reaksjoner - glassdannelse - krystallisering Drivkraften for sintring er overflødig overflateenergi ved grensesnittet til pulversystemet. Følgende typer sintring skilles ut: flytende fase og fast fase.

Lysbilde 70

Under fastfasesintring skjer stoffoverføring på grunn av diffusjon av krystallgitterdefekter, hovedsakelig ledige stillinger. Konturen til partikkelkontaktstedet er en kilde til ledige plasser på grunn av deres økte konsentrasjon, og selve kontaktflaten og de konvekse overflatene til partiklene er en vask. De viktigste tegnene på keramisk sintring er en økning i tettheten og den mekaniske styrken til produktet. Ved sintring i væskefase skjer komprimering på grunn av overflatespenningskreftene til den resulterende væskefasen.

Lysbilde 71

Modell av fastfasesintring av partikler x y

Lysbilde 72

Modell av væskefase sintring av partikler x y Væskefasen løser ikke opp det faste stoffet. Væskefasen løser det faste stoffet. f. TV f. TV f. TV f. TV f. og. f.

Lysbilde 73

Teknisk keramikk

Klassen av teknisk keramikk forener et stort antall keramiske materialer som er forskjellige både i kjemisk sammensetning og formål. Samtidig er det fellestrekk for all teknisk keramikk, som fundamentalt skiller dem fra tradisjonelle typer keramikk: 1. Bruk av hovedsakelig, og for noen keramikk utelukkende, syntetiserte råvarer (pulver). 2. Anvendelse av nye teknologier (PM, HIP, GP, GIP, etc.) Egenskapene til teknisk keramikk avhenger avgjørende av teknologien for å skaffe råvarer, komprimering og sintring av produkter. Derfor kan materialer med samme kjemiske sammensetning, men oppnådd ved forskjellige metoder, ha kvalitativt forskjellige nivåer av fysisk-kjemiske og mekaniske egenskaper og en lang rekke bruksområder.

Lysbilde 74

Keramikk basert på silikater og aluminosilikater

Grunnlaget er doble eller trippelsilikater eller aluminosilikater av MgO-Al2O3-SiO2-systemet. Det er fire slike forbindelser i dette systemet: 1. ZAl2O3 2SiO2 - mullitt, 2. MgO SiO2 - klinoenstatitt, 3. 2MgO SiO2 - forsteritt, 4. MgO 2Al2O3 5SiO2 - kordieritt. Keramikk kalles tilsvarende: mullitt, mullitt-korund, klinoenstatitt (steatitt), forsteritt, kordieritt.

Lysbilde 75

Mullitt og mullitt-korund keramikk (høy alumina)

Grunnlaget er mullitt ZAl2O3 2SiO2 og korund α-Al2O3. Innholdet av α-Al2O3 er fra 45 til 100%. 3 grupper: Mullitt-kiselholdig (45-70 % Al2O3). 2. Mullitt-korund (70-95 % Al2O3). 3. Korund (95-100% Al2O3).

Lysbilde 76

Høy alumina keramisk teknologi

Råvarer: - mineraler andalusitt, kyanitt, kaolin, - tilsetningsstoffer av teknisk alumina og elektrokorund. Mullite-silika keramikk er hentet fra naturlige råvarer uten anrikning med Al2O3. For å oppnå mullitt og mullitt-korund keramikk, er det nødvendig med foreløpig syntese av mullitt i form av en brikett eller sinter. Det skilles mellom syntese av: primær mullitt ved transformasjon av kaolinitt eller andre leirmineraler ved t1200°C. Denne mulliten utgjør hoveddelen av keramikk. sekundær mullittinteraksjon av introdusert Al2O3 med silika frigjort under oppvarming ved t = 1300–1600°C. Det er umulig å skille mellom disse typene mullitt i et brennt produkt.

Lysbilde 77

Sintret mullitt males i kulemøller, etterfulgt av produktformingsoperasjoner: plaststøping, varmsprøytestøping, pressing. Dette etterfølges av sintring av de støpte produktene ved en temperatur på 1350–1450°C. For å redusere sintringstemperaturen til massen introduseres vanligvis tilsetningsstoffer i form av marmor, dolomitt, magnesit, talkum, bariumkarbonat og andre stoffer. Ved produksjon av mullitt-korund-keramikk må 10–15 % av forbrent alumina tilsettes ladningen, våtsliping utføres, deretter støping og sintring.

Lysbilde 78

Egenskaper og bruksområder for keramikk med høy alumina

De mekaniske egenskapene til sintret høy-aluminiumoksyd keramikk øker med økende innhold av Al2O3 og krystallinske faser. bøy200MPa, E250GPa, HV=1000-2000.  mullitt-kiselholdig keramikk 5,5-6,5, mullitt-korund 6,5-9, korund 10,5-12 v avhenger av fasesammensetningen til keramikken og mengden og sammensetningen av den glassaktige fasen, øker med økende Al2O3-innhold. tg øke med økende innhold av den glassaktige fasen. Epr=30-35kW/mm. Hovedapplikasjoner: - vakuumteknologi, - isolatorer for tennplugger til forbrenningsmotorer, - deler av elektrisk og radioutstyr.

Lysbilde 79

Klinoenstatitt keramikk

Basen er magnesiummetasilikat MgO·SiO2 – klinoenstatitt. Råmaterialet er mineralet talkum - vannholdig magnesiumsilikat. Tette varianter av talkum kalles steatitt. Derfor kalles klinoenstatittkeramikk ofte steatitt eller bare steatitt. Klinoenstatitt finnes i tre modifikasjoner: enstatitt ved 1100-1260°C blir irreversibelt til protoenstatitt ved avkjøling, protoenstatitt ved 800-1000°C blir til klinoenstatitt. Ved ufullstendig overgang av protoenstatitt til klinoenstatitt oppstår volumetriske endringer i keramikk i produkter (opptil 6%), noe som fører til nedbrytning av mekaniske og elektriske egenskaper - aldring av steatitt oppstår. Det er nødvendig å øke viskositeten til den glassaktige fasen, som hemmer veksten av protoenstatittkrystaller.

Lysbilde 80

Teknologi, egenskaper og anvendelse av klinoenstatittkeramikk

dehydrering av talkum ved 850–1300°C, blanding og våtmaling av komponenter i kulemøller, dehydrering av massen på en filterpresse til et fuktighetsinnhold på 18–22 %, produksjon av emner på vakuumpresser, plaststøping: slå på dreiebenker, modellering i gipsformer, ekstrudering etc. Det benyttes også tørrpressing, stansing, og varmstøping av termoplastiske slips. sintring ved 1170–1340°C, avhengig av sammensetning, i elektriske ovner med silisiumkarbidvarmere Har lav tg, høy Epr. Den brukes som et høyfrekvent dielektrikum, en isolator for elektrisk vakuumutstyr og i høyspentteknologi.

Lysbilde 81

Forsteritt og kordieritt keramikk

Forsterite er en keramikk basert på magnesiumortosilikat 2MgO·SiO2 – forsteritt. Fordel - på grunn av fraværet av polymorfe transformasjoner, er det ikke utsatt for aldring. Keramikk basert på kordieritt 2МgО·2Аl2О3·5SiO2 kalles kordieritt. Sammensetning av kordieritt i masse%: MgO-13,7; Al203-34,9; Si02-51,4. Råvarer - talkum, ildfast leire, teknisk alumina. Produkter laget av forsteritt og kordieritt dannes ved varmstøping, pressing, ekstrudering og stempling. Sintringstemperaturen for forsterittkeramikk er 1220–1380 °C, for kordierittkeramikk - 1300–1410 °C. For å utvide sintringsområdet for kordieritt anbefales det å introdusere 2–4 % alkalimetalloksider.

Lysbilde 82

Egenskaper og bruksområder for forsteritt- og kordierittkeramikk

Tett sintret forsterittkeramikk har høye elektrofysiske egenskaper. På grunn av sin høye lineære ekspansjonskoeffisient, brukes forsterittkeramikk i elektrisk vakuumteknologi som en isolator i kontakt med metaller, hovedsakelig titan. Sintret kordierittkeramikk har en svært lav termisk ekspansjonskoeffisient og som et resultat høy varmebestandighet. Dette gjør det mulig å bruke den til fremstilling av lysbuer i høyspenningsbrytere, samt til fremstilling av varmebestandige kokekar.

Lysbilde 83

Andre typer aluminosilikat- og silikatkeramikk

Celsian keramikk Grunnlaget er bariumaluminosilikat BaO2·Al2O3·2SiO2 – Celsian. Celsian krystalliserer i det monokliniske systemet. Ved temperaturer over 1100°C forvandles den til en sekskantet modifikasjon. Teknologi: - syntese av celsian i en brikett ved t=1250-1300°C, maling og knusing. - pulverplastisering, pressing. - sintring ved t=1380-1400°C i lett oksiderende og nøytrale miljøer. Celsian keramikk har lav tg, høy v og lav LCTE. Takket være disse egenskapene brukes Celsian keramikk til produksjon av visse radiokomponenter.

Lysbilde 84

Litiumkeramikk Grunnlaget er litiumaluminosilikater, hovedsakelig spodumen Li2O·Al2O3·4SiO2. Produkter kan produseres ved hjelp av nesten alle metoder for keramisk teknologi. Temperaturen for syntese av litiumkeramikk og sintring av produkter er 1200-1250°C. Litiumkeramikk har et lavt nivå, og noen av sammensetningene har en negativ LCTE opp til 700°C, noe som bestemmer dens gode varmebestandighet. Litiumkeramikk har også ganske høye elektriske isolasjonsegenskaper, på grunn av hvilke det brukes i produksjon av visse typer produkter for radioteknikk som opererer under forhold med forhøyede eller variable temperaturer, så vel som andre produkter, for eksempel luftvarmere, som operere under forhold med plutselige temperaturendringer.

Lysbilde 85

Wollastonite keramikk Grunnlaget er det naturlige mineralet wollastonitt - kalsiummetasilikat CaO·SiO2. Teknologi. - plastisering av masser med en liten mengde leire og flussende tilsetningsstoffer. - trykker. - sintring ved t=1200–1300°C. Krympingen er liten, noe som gjør det mulig å produsere produkter med nøyaktige dimensjoner. Wollastonite-keramikk laget av rene varianter av naturlig wollastonitt har et høyt nivå av elektriske egenskaper og god varmebestandighet.

Lysbilde 86

Al2O3-basert keramikk En kjemisk forbindelse med en ionisk-kovalent type binding i krystallgitteret. Den har α-, β- og γ-modifikasjoner av aluminiumoksyd, og α- og γ-Al2O3 er rent aluminiumoksid, og β-modifikasjonen er en forbindelse av aluminiumoksid med alkali- og jordalkalioksider. I naturen finnes bare α-Al2O3 i form av mineralene korund, rubin og safir, som krystalliserer i trigonalsystemet. Kubisk γ- og sekskantet β-Al2O3 er ustabile modifikasjoner som, når de varmes opp over 1500°C, transformeres til α-Al2O3. Korund teknisk keramikk er keramikk som inneholder mer enn 95 % α-Al2O3. I litteraturen er det private navn for korundkeramikk: alumina, corundiz, sinoxol, minalund, M-7, 22ХС, microlite, safirite, polycor, etc.

Lysbilde 87

Kildematerialer 1. Alumina. Det oppnås ved å dekomponere mineralet bauxitt, som er en blanding av aluminiumhydroksider, med en løsning av kaustisk alkali for å danne natriumaluminat, som går i løsning. NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOH. Aluminiumhydroksid kalsineres ved en temperatur på 1150–1200°C. Som et resultat dannes teknisk aluminapulver. De resulterende pulverene er sfæriske (sfærulitt) agglomerater av y-Al2O3-krystaller mindre enn 0,1 µm i størrelse. Gjennomsnittlig størrelse på sfærulitter er 40–70 µm. 2. Elektrosmeltet korund. Hvit elektrokorund (corrax, alundum) produseres ved å smelte teknisk alumina i lysbueovner. Innholdet av α-Al2O3 i hvit elektrokorund er 98 % eller mer.

Lysbilde 88

For å oppnå ultradisperse Al2O3-pulvere, som brukes i teknologien for strukturell og instrumentell keramikk, har metoder for samutfelling av hydroksyder (COP) og plasmakjemisk syntese (PCS) blitt utbredt. Essensen av SOG-metoden er oppløsningen av aluminiumsalter, for eksempel AlCl3, i en ammoniakkløsning og den påfølgende utfellingen av de resulterende hydratene. Prosessen utføres ved lave temperaturer og lange holdetider. De resulterende hydroksydene tørkes og kalsineres, noe som resulterer i dannelse av Al2O3-pulver med en partikkelstørrelse på 10–100 nm. I PCS-teknologien mates en vandig løsning av Al(NO3)3 inn i plasmatrondysen. Ekstremt høye temperaturgradienter oppstår i dråpene av løsningen, og en veldig rask prosess med syntese og krystallisering av Al2O3 skjer. Pulverpartiklene har en sfærisk form og en størrelse på 0,1–1 μm.

Lysbilde 89

Før støping kalsineres Al2O3-pulver ved en temperatur på 1500°C for å dehydrere og omdanne dem til en stabil og tettere α-modifikasjon. Deretter knuses alumina og elektrokorund til partikler på 1–2 μm store i kule- og vibrasjonsmøller. Støping av korundprodukter utføres ved støping fra vandige suspensjoner, sprøytestøping, uniaksial statisk pressing, hydrostatisk pressing, varmpressing. Aluminiumholdige slips blir flytende i både sure og alkaliske miljøer, og det er visse pH-områder som tilsvarer den største flytendegjøringen. Før støping evakueres den forberedte slipen ved et resttrykk på 15–20 mm Hg. Produktene støpes i gipsformer. De støpte produktene tørkes ved romtemperatur. Støping brukes til å danne tynnveggede korundprodukter av komplekse former som ikke opplever betydelig mekanisk påkjenning under drift.

Lysbilde 90

For å danne produkter fra Al2O3 med enkel form, brukes for eksempel bøssinger, skjæreinnsatser, dyser, dyser, enakset statisk pressing i metallformer. I dette tilfellet tilsettes en mykner, oftest gummi, til pulveret i en mengde på 1–2 vekt%. Den hydrostatiske pressemetoden gjør det mulig å oppnå store keramiske emner med komplekse former. Den jevne fordelingen av tetthet i kompakten har en gunstig effekt på jevnheten av krymping under sintring. De mest holdbare produktene fra Al2O3 oppnås ved varmpressing (HP) i grafittformer belagt med BN og varmisostatisk pressing (HIP) i gasostater. I dette tilfellet skjer komprimering av pulveret inn i produktet og sintring samtidig. Pressetrykket er 20–40 MPa, sintringstemperaturen er 1200–1300°C. Fastlege- og GIP-metoder er teknologisk komplekse og energikrevende.

Lysbilde 91

Sintring av korundkeramikk er i de fleste tilfeller fastfase. Sintringstemperaturen avhenger av spredningen og aktiviteten til de innledende pulverene, sintringsforholdene og typen og mengden av tilsetningsstoffer. Maksimal partikkelstørrelse for Al2O3-pulver bør ikke overstige 3–5 µm. Sintringstemperaturen er i området 1700–1850°C. Ultra- og nanodispergert Al2O3-pulver, som et resultat av høy overflateenergi og defekt, kan sintres til en høy tetthet (0,95) ved en temperatur på 1600°C. I mange tilfeller introduseres ulike tilsetningsstoffer i korundladningen. Tilsetning av TiO2 reduserer sintringstemperaturen til korund til 1500–1550°C. I dette tilfellet dannes en fast løsning av TiO2 i Al2O3, som forårsaker forvrengning av korundkrystallgitteret, aktiv sintring og omkrystallisering. Tilsetning av 0,5–1 % MgO hemmer rekrystallisering: størrelsen på de sintrede keramiske krystallene overstiger ikke 2–10 μm. Den finkornede strukturen til korund med tilsetning av MgO forbedrer de mekaniske egenskapene til korund. En reduksjon i sintringstemperaturen til korund med innføring av MgO er ikke observert.

Lysbilde 92

Egenskaper til korundkeramikk

Lysbilde 93

Tradisjonelle bruksområder for korundkeramikk: ildfast, kjemisk industri, elektro- og radioteknikk. Med bruken av nye teknologier for å produsere innledende pulver, støpe- og sintringsprodukter, har anvendelsesområdet for korundkeramikk utvidet seg betydelig. For tiden brukes høyfast keramikk basert på Al2O3 til produksjon av strukturelle produkter som brukes innen maskinteknikk, luftfart og romteknologi. Korund er hovedmaterialet i mineralkeramisk teknologi, som brukes til etterbehandling av støpejern og enkelte stål. Grunnlaget for mineralkeramikk er Al2O3 eller dets blanding med karbider, nitrider, etc.

Lysbilde 94

Fysisk-mekaniske egenskaper til instrumentell keramikk basert på Al2O3

Lysbilde 95

Keramikk basert på zirkoniumdioksid Et trekk ved zirkoniumdioksid er polymorfismen. Ren ZrO2 er i den monokliniske fasen ved romtemperatur og gjennomgår fasetransformasjoner ved oppvarming. t-ZrO2↔c-ZrO2-overgangen er av diffusjonskarakter og spiller en svært viktig rolle i produksjonen av såkalt delvis stabilisert zirkoniumdioksid. Transformasjonen m-ZrO2↔t-ZrO2 skjer via den martensittiske mekanismen og er ledsaget av volumetriske endringer på 5–9 %. Derfor er det umulig å få kompakte produkter fra ren ZrO2.

Lysbilde 96

For å øke stabiliteten til t-fasen introduseres tilsetningsstoffer av stabilisatoroksider i ZrO2: MgO, CaO, Y2O3 Fig. 5. Tilstandsdiagram for ZrO2-Y2O3-systemet: T0 – overgangstemperatur m-ZrO2↔t-ZrO2

Lysbilde 97

I tillegg til dannelsen av faste løsninger basert på ZrO2, brukes en annen metode for å stabilisere høytemperaturmodifikasjonen t-ZrO2 i en hard korundmatrise.

Lysbilde 98

Effekten av transformasjonsherding av zirkoniumkeramikk realiseres når det sintrede materialet inneholder t-ZrO2-partikler som kan omdannes til m-ZrO2. Sprekker som oppstår under lasting forplanter seg i materialet til t-ZrO2-partikler vises foran. En slik partikkel, lokalisert i en komprimert tilstand (i en korundmatrise) eller i en koherent bundet tilstand med matrisen (hvis c-ZrO2 dominerer i sammensetningen av materialet), er motstandsdyktig mot t→m-overgangen selv ved lave temperaturer . En gang i spenningsfeltet på spissen av en forplantningssprekke, mottar partikkelen energi som er tilstrekkelig for transformasjon. Dermed blir energien til den forplantende sprekken til energien til t→m-overgangen og den katastrofale veksten av sprekken stopper.

Lysbilde 99

Sprekk t-ZrO2 t-ZrO2→m-ZrO2 Matrise (-Al2O3, c-ZrO2, etc.) Skjema for transformasjonsherding av zirkoniumkeramikk

Lysbilde 100

Hovedtyper av strukturer av zirkoniumkeramikk: a – CSZ, b – ZTA, c – PSZ, d – TZP

Lysbilde 101

1. Stabilisert zirkoniumoksid CSZ: kubisk fast løsning basert på ZrO2. For å selge dette materialet må mengden av additiv MgO, CaO være mer enn 15–20 mol.%, Y2O3 - mer enn 10 mol.%. CSZ har lavstyrkeegenskaper: σ bøy ikke mer enn 250 MPa og K1s opp til 3 MPa/m0,5 og brukes som et ildfast materiale, så vel som i solid elektrolyttteknologi. 2. Keramikk forsterket med zirkoniumdioksid ZTC (Zirconia Toughened Ceramic): dispergerte t-ZrO2-partikler fordeles i den keramiske matrisen og stabiliseres av trykkspenninger. De mest teknisk viktige sammensetningene er Al2O3-ZrO2 (ZTA: Zirconia Toughened Alumina), som hovedsakelig brukes som verktøymaterialer. Optimale mekaniske egenskaper oppnås med et ZrO2-innhold på ca. 15 vol.%: σben opp til 1000 MPa og K1s opp til 7 MPa/m0,5.

Lysbilde 102

3. Delvis stabilisert zirkoniumdioksid PSZ (Partially Stabilized Zirconia). Det dannes ved å tilsette oksider Mg, Ca, Y, etc. til ZrO2 Under sintring i homogenitetsområdet til den kubiske fasen, dannes det store c-ZrO2-korn (60 µm). Etter annealing vises tetragonale partikler i tofaseregionen, sammenhengende assosiert med den kubiske fasen. I ZrO2-MgO(CaO)-systemer bør t-partikkelstørrelsen være mindre enn 0,25 µm. Voluminnholdet i t-fasen er ca. 40%. PSZ har K1c opp til 10MPa/m0,5 og σbøy opp til 1500MPa. 4. Tetragonal Zirconia Policrystals (TZP). Dette materialet selges i ZrO2–Y2O3-systemer. Sintring skjer i området for homogenitet av t-fasen, etterfulgt av bråkjøling. TZP har en σben på opptil 2400 MPa med K1s på ca 15 MPa/m0,5, og brukes i produksjon av produkter til strukturelle og instrumentelle formål.

Lysbilde 103

Zirkonium keramisk teknologi Forsliping UDP for å knuse mikrosfærer. Dannelse av ZrO2-pulver ved uniaksial statisk pressing og innpressing av hydrostater ved et trykk på 400–600 MPa. Sintring ved en temperatur på 1500–2000°C, avhengig av type og mengde stabilisatoroksid. Varmebehandling - gløding ved 1400–1500°C for å isolere styrkende dispergerte inneslutninger av t-fasen. Ved produksjon av produkter fra tetragonal ZrO2 brukes herding ved en sintringstemperatur på 1600°C. Produkter laget av ZrO2 produsert av GP- og HIP-metodene har de høyeste styrkeegenskapene.

Lysbilde 104

Anvendelser av zirkoniumkeramikk Tradisjonelt har ZrO2-basert keramikk blitt brukt i metallurgisk industri for å lage digler for smelting av metaller. I dag er zirkoniumkeramikk et av de mest lovende keramiske materialene for strukturelle og instrumentelle formål og brukes i teknologien for produksjon av deler til gassturbin- og dieselmotorer, friksjonsenheter, pumpetetningsringer, stengeventilelementer, spraykammerdyser, trådtrekkematriser og skjæreverktøy. ZrO2-basert keramikk brukes også i medisin for fremstilling av implantater i beinvev.

Lysbilde 105

Oksydfri teknisk keramikk Oksydfri keramikk er polykrystallinske materialer basert på forbindelser av ikke-metaller fra gruppene III–VI i det periodiske systemet av grunnstoffer, unntatt oksygen, sammen med overgangsmetaller som har uferdige elektroniske lag. Basert på deres krystallstruktur danner oksidfri keramikk to hovedklasser: 1. Metallkeramikk: forbindelser av de ovennevnte ikke-metallene med overgangsmetaller, som har en interstitiell fasestruktur. 2. Ikke-metallisk keramikk: forbindelser av B, C, N, Si, kalkogener (unntatt O) med hverandre, samt med noen overgangsmetaller. De har en kompleks krystallstruktur med en kovalent type interatomisk binding.

Lysbilde 106

Metallkeramikk Karbider og nitrider Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W. Betingelsen for dannelsen av den interstitielle fasen bestemmes av Haggs regel: rX:rMe

Lysbilde 107

Forskjellen mellom interstitielle faser og faste løsninger er at de sistnevnte dannes ved betydelig lavere konsentrasjoner av karbon og nitrogen, for eksempel ferritt og austenitt, og har et metallkrystallgitter, mens interstitielle faser danner et gitter som er forskjellig fra metallgitteret. I denne forstand kan inkorporeringsfasene betraktes som en type kjemisk forbindelse. Samtidig har interstitielle faser brede områder med homogenitet, for eksempel kan TiC inneholde fra 20 til 50 mol%. karbon, som ikke er typisk for kjemiske forbindelser.

Lysbilde 108

Overgangsmetallkarbider De mest brukte i industrien er WC, TiC, TaC og ZrC. Interessen for disse materialene skyldes deres svært høye hardhet (fra 20 til 35 GPa), som de holder opp til temperaturer over 1000°C. Årsaker til den høye hardheten til karbider: Metallene som danner karbider har svært høye smeltepunkter og har lav plastisitet, dvs. kreftene til interatomiske bindinger til disse metallene er svært høye. 2. Inhibering av dislokasjoner av karbonatomer og reduksjon av plastisitet. For eksempel, i fcc-gitteret til TiC og TaC, er karbonatomer plassert parallelt med (111) glideplanene, i hcp-gitteret til WC - parallelt med (001). Med høy hardhet er karbider ganske sprø.

Lysbilde 109

Overgangsmetallkarbider eksisterer ikke i naturen, så det første stadiet i deres teknologi er syntese. Karbidpulvere oppnås enten ved direkte syntese av karbon og metall i henhold til formelen Me+C→MeC, eller ved reduksjon av metallet fra oksidet med samtidig karbidisering. Den andre metoden er å foretrekke, fordi oksider av de tilsvarende metallene er mye billigere enn pulver av rene metaller.

Lysbilde 110

Generelt skjer prosessen med å oppnå karbidpulver i henhold til følgende skjema: oksidpulveret av det tilsvarende metallet blandes med sot eller knust koks og oppvarmes til temperaturen ved hvilken karbidisering skjer. For eksempel, for titankarbid skjer prosessen i henhold til reaksjonen: t=2100-2300°C TiO2+3C=TiC+2CO. De resulterende pulverene knuses, siktes, blandes med de nødvendige komponentene, presses til produkter som er sintret ved passende temperaturer.

Lysbilde 111

I sin rene form finner de aktuelle karbidene svært begrenset bruk. Dette skyldes først og fremst teknologiske problemer med å produsere kompakte produkter, for eksempel, for å sintre et produkt fra TiC, som har et smeltepunkt på 3200°C, kreves det en sintringstemperatur på minst 2500°C. For det andre, som allerede nevnt, er rene karbider veldig skjøre. Overgangsmetallkarbider brukes hovedsakelig i verktøyproduksjon som en del av harde legeringer. Standardkvaliteter av harde legeringer er laget på basis av wolfram-, titan- og tantalkarbider. Kobolt, nikkel og molybden brukes som bindemidler. Harde legeringer produseres ved hjelp av pulvermetallurgimetoder ved væskefasesintring.

Lysbilde 112

Lysbilde 113

Wolframfrie harde legeringer BVTS-merking: karbiddanner (B - wolfram, T - titan, andre bokstav T - tantal), bindemiddel (K - kobolt). Masseprosenten av bindemiddelet er det siste tallet. I to-karbid- og tre-karbidlegeringer indikerer tallet i midten masseprosenten av titan- og tantalkarbider. I BVTS viser figuren total masseprosent av Ni+Mo bindemiddel.

Lysbilde 114

Harde legeringer produseres i form av plater: loddet (limt), flerfasettert, dyser, dyser osv. Multifasetterte plater produseres både av standardkvaliteter av harde legeringer, og av de samme legeringene med enkelt- eller flerlags superharde belegg av TiC , TiN, etc. Plater med belegg de har økt holdbarhet. Til betegnelsen på plater laget av standardkvaliteter av harde legeringer belagt med titannitrider, er merkingen av bokstavene KIB (condensation ion bombardment coating method) lagt til. Karbidene som vurderes er også mye brukt som materiale for påføring av korrosjons- og slitebestandige belegg på deler. For eksempel brukes TiC-belegg for å beskytte utstyrsoverflater i kjemisk industri, og WC-belegg påføres skipspropellaksler.

Lysbilde 115

Overgangsmetallnitrider Av alle overgangsmetallnitrider er TiN og ZrN mest brukt i teknologi. Akkurat som karbider har nitrider svært høye smeltepunkter. Hardheten til nitrider er noe dårligere enn for karbider, for eksempel har ZrN en mikrohardhet på ca. 25 GPa. Årsaken til den høye hardheten til nitrider, så vel som karbider, skyldes de strukturelle egenskapene til de interstitielle fasene. Nitrider er syntetiske stoffer. Nitridpulver oppnås ved direkte syntese av metall med nitrogen ved å nitrere metallpulver ved passende temperaturer: 2Me+N2→2MeN. Nitrider oppnås også ved å reagere metaller med ammoniakk og andre metoder, inkludert dampavsetning.

Lysbilde 116

Overgangsmetallnitrider brukes hovedsakelig som tilsetningsstoffer til spesielle legeringer, samt materialer for påføring av slitesterke belegg. I verktøyproduksjon har metoden for ione-plasmasputtering av TiN- og (Zr,Hf)N-belegg på en rekke skjæreverktøy blitt svært utbredt. ZrN brukes til å belegge elektrodene til tennplugger for forbrenningsmotorer for å forbedre ytelsesegenskapene. TiN- og ZrN-plater brukes i rakettteknologi for å beskytte rakettkropper og romfartøy.

Lysbilde 117

Ikke-metallisk oksidfri keramikk Ikke-metallisk oksidfri keramikk inkluderer materialer basert på borider ZrB2, CrB2, TiB2, karbider B4C, SiC og noen overgangsmetaller, nitrider BN, Si3N4, AlN, silicider, fosfider, arsenider og chalcogenider. oksider). Keramikk basert på fosfider, arsenider og kalkogenider vurderes ikke i kurset på grunn av begrenset bruk i moderne maskinteknikk. De mest lovende keramikkene for strukturelle applikasjoner er de basert på SiC, Si3N4 og AlN - forbindelser med en stor andel kovalente bindinger, hvis krystaller er preget av betydelige Peierls-spenninger. I slike krystaller er bevegelsen av dislokasjoner vanskelig, så disse forbindelsene beholder sin styrke opp til svært høye temperaturer.

Lysbilde 118

Det mest hensiktsmessige er bruk av SiC, Si3N4 og AlN i stedet for metaller i motorbygging. Dette skyldes det faktum at å gjøre strømningen til en del av en gassturbinmotor (GTE) fra keramikk og øke driftstemperaturen til 1400°C og høyere vil øke effektiviteten fra 26 til 45%. Ved å bruke keramikk i en dieselmotor kan den gjøres ukjølt, noe som reduserer vekten og øker effektiviteten. Gjennomførbarheten av å bruke keramikk til motorkonstruksjon forklares ikke bare av dens høye varmebestandighet, men også av det faktum at på grunn av dens høyere korrosjonsmotstand sammenlignet med metaller, kan lavkvalitets drivstoff brukes. Bruken av keramikk for produksjon av motordeler reduserer kostnadene, noe som skyldes de lave kostnadene for keramikk sammenlignet med Ni, Cr, Co, Nb, etc.

Lysbilde 119

SiC-basert keramikk Silisiumkarbid (karborundum) SiC er den eneste forbindelsen av silisium og karbon. Dette materialet er ekstremt sjeldent i naturen. Den finnes i to modifikasjoner: polytypisk sekskantet α-modifikasjon (omtrent 20 strukturer), kubisk β. β-SiC→α-SiC-overgangen skjer ved ca. 2100°C. Over 2600–2700°C sublimerer α-SiC. Ren SiC med støkiometrisk sammensetning er fargeløs. Når silisiuminnholdet overskrides, blir SiC grønt og karbon blir svart. Egenskaper til SiC: Hμ opptil 45 GPa, σben opptil 700 MPa, Тр2000°С. Ved romtemperatur er ødeleggelsen av SiC transgranulær og har karakter av spaltning. Ved 1050°C blir destruksjonens natur interkrystallinsk.

Lysbilde 120

SiC er motstandsdyktig mot alle syrer, med unntak av HF og HF+HNO3. SiC er mindre motstandsdyktig mot alkalier. Det er fastslått at SiC fuktes av jerngruppemetaller og mangan. Ved fremstilling av slipemidler, ildfaste produkter og elektriske varmeovner fra SiC er utgangsmaterialene silika (kvartssand) og koks. De varmes opp til høye temperaturer i elektriske ovner, og utfører syntesen ved Acheson-metoden: SiO2+3C=SiC+2CO2. Rundt varmeelementet (kjernen) er det en sone av det syntetiserte produktet, og bak det er det soner med lavrente krystaller og ureagerte komponenter. Produktene som oppnås i ovnen separeres i disse sonene, knuses, bearbeides og oppnås som et generelt silisiumkarbidpulver. Ulempen med disse SiC-pulverene er deres høye forurensning med urenheter.

Lysbilde 121

For å oppnå strukturell keramikk er det nødvendig å bruke høyrente, homogene, høyt dispergerte SiC-pulvere, som oppnås ved syntesemetoden: Det originale metallurgiske Si knuses og males, vaskes fra urenheter i syre og males. Syntesen av SiC utføres i en reaktor ved å mate Si inn i spesielle dyser, gass - propan: t>1100°C 3Si+C3H8=3SiC+4H2. Produkter laget av SiC støpes ved pressing, ekstrudering og sprøytestøping. Silisiumkarbidkeramisk teknologi bruker vanligvis varmpressing, reaksjon og aktivert sintring.

Lysbilde 122

GP-metoden gjør det mulig å oppnå høyfast SiC-basert keramikk. Pressing utføres vanligvis i former laget av grafitt eller bornitrid ved trykk på 10-50 MPa og temperaturer på 1700-2000 ° C. GP gjør det mulig å få tak i kun produkter av ganske enkle former og relativt små størrelser. Produkter av komplekse former med høy tetthet produseres ved varm isostatisk pressing (HIP). Den aktiverte sintringsmetoden gjør at SiC kan sintres til en tetthet på over 90 % takket være tilsetningene av B, C, Al, på grunn av dannelsen av et diffusjonslag på overflaten av partiklene.

Lysbilde 123

Reaksjonssintringsmetoden gjør at prosessen kan utføres ved lavere temperaturer og oppnå produkter med komplekse former. For å oppnå det såkalte "selvbundne" silisiumkarbidet, sintres kompakte komponenter av SiC og karbon i nærvær av silisium. I dette tilfellet dannes sekundær SiC og SiC rekrystalliserer gjennom silisiumsmelten. Som et resultat dannes ikke-porøse materialer som inneholder 5–15 % fritt silisium i en silisiumkarbidmatrise. Reaksjonssintring er en økonomisk prosess på grunn av bruken av billig termisk utstyr, sintringstemperaturen reduseres fra vanlig brukte 1600–2000°C til 1100–1300°C.

Lysbilde 124

Reaksjonssintringsmetoden brukes i produksjon av silisiumkarbidvarmeelementer. SiC er en termistor, det vil si at den endrer motstand under påvirkning av temperatur. Svart SiC har høy motstand ved romtemperatur og en negativ temperaturkoeffisient. Grønn SiC har lav startmotstand og en svakt negativ temperaturkoeffisient, som blir positiv ved temperaturer på 500–800°C. Silisiumkarbidvarmeelementer (SCH) er vanligvis en stav eller rør som har en midtre arbeidsdel med relativt høy elektrisk motstand (“varm” sone) og effekt (“kald”) ender med en lavere elektrisk motstand som ikke varmes opp under drift av ovnen.

Lysbilde 125

Industrien produserer to typer varmeelementer laget av SiC: 1. Karborundum. De har en arbeidsstang og to separate kortere kontaktledninger i form av karborundumstaver impregnert med metall. 2. Silitt. Varmeovner med fortykkede utløpsender (mansjetter). Komposittkarborundumvarmere er dannet av grovkornet grønt SiC-pulver med tilsetning av carbon black (1,5%) og flytende glass, deretter fyrt i en tilbakefylling av kull-sandblanding ved en temperatur på ca. 2000°C. Varmeren er forhåndsbelagt med en ledende pasta bestående av koks, grafitt og kvartssand. Produktet sintres ved direkte elektrotermisk oppvarming i spesielle ovner ved å føre en strøm på 80–100 AV gjennom arbeidsstykket i 40–50 minutter.

Lysbilde 126

Silittvarmere er ekstrudert fra en blanding av finkornet SiC, kjønrøk (20%) og fenol-formaldehydharpiks. Arbeidsdelen og mansjettene er formet separat. Sammensetningen av mansjettdelen er designet for høy ledningsevne og inneholder ca. 40 % Si. Når silittvarmere sintres, omdannes karbonet og silisiumet som er tilstede i massen til "sekundær" SiC gjennom reaksjonssintringsmekanismen. En blanding av malt sand, petroleumskoks og silisiumkarbid brukes som tilbakefylling. Denne blandingen, ved en temperatur på 1800–2000°C, frigjør dampformig silisium og CO, som trenger inn i arbeidsstykket og reagerer med fast Si og C. Samtidig syntetiseres sekundært silisiumkarbid ved å reagere silisiumet i ladningen. med karbon.

Lysbilde 127

Materialer basert på SiC begynte å bli brukt mye tidligere enn materialer basert på Si3N4, AlN, B4C og BN. Allerede på 20-tallet ble det brukt ildfaste silisiumkarbider med et silisiumdioksidbindemiddel (90 % SiC + 10 % SiO2), og på 50-tallet ble rakettdyser laget av silisiumkarbid med et silisiumnitridbindemiddel (75 % SiC + 25 % Si3N4). ). For tiden brukes keramikk basert på silisiumkarbid til produksjon av tetningsringer for pumper, kompressorer, blandere, lagre og akselhylser, doserings- og reguleringsventiler for korrosive og abrasive medier, motordeler og metallrørledninger for flytende metaller. Nye komposittmaterialer med silisiumkarbidmatrise er utviklet.

Se alle lysbildene