Prezentare pe tema „ceramica”. Istoria ceramicii Rezistența electrică a ceramicii

Tipuri de ceramică. În funcție de structură, ceramica fină se distinge de cele grosiere. - Principalele tipuri de ceramica fina sunt portelanul, semiportelanul, faianta, majolica. - Principalul tip de ceramică brută este ceramica ceramică. Porțelanul are o ciob dens sinterizat de culoare albă (uneori cu o nuanță albăstruie) cu absorbție scăzută de apă (până la 0,2%), la atingere produce un sunet melodic ridicat și poate fi translucid în straturi subțiri. Glazura nu acoperă marginea mărgelei sau baza piesei de porțelan. Materiile prime pentru porțelan sunt caolinul, nisipul, feldspatul și alți aditivi. Faianta are un ciob alb poros cu o nuanță gălbuie, porozitatea ciobului este de 9 - 12%. Datorită porozității mari, produsele din faianță sunt acoperite complet cu o glazură incoloră cu rezistență scăzută la căldură. Fațada este folosită pentru a produce vesela pentru uz zilnic. Materiile prime pentru producția de faianță sunt argile cu ardere albă cu adaos de cretă și nisip de cuarț. Semi-porțelanul în proprietăți ocupă o poziție intermediară între porțelan și faianță, vasul este alb, absorbția de apă este de 3 - 5%, este folosit la producția de veselă. Majolica are un ciob poros, absorbția de apă este de aproximativ 15%, produsele au o suprafață netedă, strălucitor, pereți subțiri, sunt acoperite cu glazuri colorate și pot avea decorațiuni decorative în relief. Turnarea este folosită pentru a face majolice. Materii prime - argilă cu ardere albă (maiolica de faianță) sau argilă roșie (maiolica ceramică), flux, cretă, nisip cuarțos. Ceramica ceramică are un ciob roșu-brun (se folosesc argile cu ardere roșie), porozitate ridicată și absorbție de apă de până la 18%. Produsele pot fi acoperite cu glazuri incolore sau vopsite cu vopsele de argilă colorată - angoburi.

Slide 8 din prezentarea „Artă expozițională decorativă modernă”

Dimensiuni: 720 x 540 pixeli, format: .jpg. Pentru a descărca gratuit un diapozitiv pentru a fi folosit în clasă, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvați imaginea ca...”. Puteți descărca întreaga prezentare „Expoziție decorativă modernă Art.ppt” într-o arhivă zip de 2893 KB.

Descărcați prezentarea

„Epocile culturii” - Renașterea de Nord. Post impresionism. Epoci ale culturii mondiale. Modernism. Renaştere. Suprarealism. dadaism. Avangardă. Neoclasicismul. Romantism. Manierism. Înalta Renaștere. Stil baroc. Rococo. Epoci culturale. Renașterea timpurie. Impresionism. Epoci. Cubism.

„Arta peisajului” - Vasilievka (moșia N.V. Gogol). Joacă rolul unui arhitect și creează o sculptură fabuloasă. Dmitri Sergheevici Lihaciov. Pod cu cocoașă. Planeta mama. Grote (peșteri artificiale). Scară care leagă sere. Mihailovskoie (moșia lui A.S. Pușkin) Yasnaya Polyana (moșia L.N. Tolstoi). Plante parfumate.

„Starea apei” - Al nouălea val al lui Aivazovsky. Viitură de primăvară. A.S. Yesenin. I. Bunin. Dezgheţ. Alunecă liniștit de-a lungul paharului și rătăcesc, Ca și cum ai căuta ceva distractiv... Apa goală se năvălește, Zgomotul este și plictisitor și întins. Cine te alungă: este decizia destinului? N.K. Roerich. Test. Zăpadă timpurie. Starea solidă de agregare a apei. LA FEL DE. Pușkin.

„Arhitectura și pictura Germaniei și Țărilor de Jos” - Albrecht Durer. Pictură de maeștri germani. Germania. Arhitectura și pictura din Germania și Țările de Jos. Frans Hals. Scandinavia. Arhitectură. Pictură de maeștri germani. Arhitectura Germaniei. Pictură de maeștri olandezi. Pictura altarului Bisericii Sf. Bavo. Patru călăreți. Pictura olandeză.

Slide 2

• Termenul „ceramică” provine din cuvântul grecesc „keramos”, care înseamnă lut.
• Produsele ceramice sunt produse din argilă cu diverși aditivi și arse până la o stare de piatră.
• Din cele mai vechi timpuri și până în zilele noastre, produsele ceramice au ocupat unul dintre locurile de frunte în artele decorative și aplicate ale tuturor popoarelor lumii.

Slide 3

• Schema tehnologică pentru producția de plăci ceramice include următoarele faze principale:

1. Pregătirea slipului;
2. Turnarea produsului;
3. Uscare;
4. Pregătirea glazurilor și glazurării (emailare);
5. Ardere.

• Materiile prime pentru masele ceramice sunt împărțite în plastic (argile și caolini) și non-plastic. Adăugările de șamotă și cuarț reduc contracția produsului și probabilitatea de fisurare în etapa de turnare. Plumbul și boraxul sunt folosite ca formatori de sticlă.

Slide 4

• Pregătirea slipului are loc în trei etape:
  • Prima fază: măcinarea feldspatului și a nisipului (măcinarea durează de la 10 la 12 ore);
  • În prima fază se adaugă argilă;
  • La a doua fază se adaugă caolinul. Slipul finit este turnat în recipiente și învechit.
• Transportul de la depozitul de materii prime se realizează cu ajutorul unui încărcător până la buncărele de primire. De acolo este trimis de-a lungul unui transportor fie la o moară cu bile (pentru măcinare), fie la turbosolvenți (pentru dizolvarea argilei și caolinului)

Slide 5

Slide 6

• Ceramica este cunoscută din timpuri imemoriale. Lutul era un material omniprezent la îndemână, ale cărui posibilități plastice și artistice bogate au atras oamenii chiar și în cele mai vechi timpuri. Argila este foarte ușor de prelucrat; poți sculpta orice din ea.

Slide 7

• În funcție de structură, se face distincție între ceramica fină (cioburi vitroase sau cu granulație fină) și ceramica grosieră (cioburi cu granulație grosieră). Principalele tipuri de ceramică fină sunt porțelanul, semiporțelanul, faianța, majolica. Principalul tip de ceramică grosieră este ceramica ceramică.

Slide 8

• Vază de porțelan din colecția de porțelan chinezesc din dinastia Qing (secolele XVII-XIX) din Kunstkamera (Sankt Petersburg).

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Zeița egipteană Tawaret din faianță

Slide 13

Slide 14

majolică

Slide 15

Slide 16

Slide 17

ceramica ceramica

Slide 18

Slide 19

• URNĂ CERAMICĂ - un exemplu de artă ceramică mayașă.
• Lucrând la roata olarului. Imagine pe plăci ceramice.

Slide 20

• Cimentul este utilizat pe scară largă în construcții - unul dintre tipurile de ceramică, materii prime pentru care sunt argila și calcarul amestecat cu apă.

Slide 21

Istoria plăcilor ceramice casnice

• În Rus', plăcile ceramice au apărut în secolul al IX-lea odată cu apariția creștinismului. În perioada păgână, piatra și lemnul erau folosite predominant ca materiale de construcție.

3 Materiale și produse ceramice pentru pereți Cărămidă și piatră ceramică (GOST „Cărămidă și piatră ceramică”)

5 În funcție de rezistența produsului, se realizează următoarele grade: 75,100,125,150,175,200,250,300. În funcție de rezistența produsului, se realizează următoarele clase: 75,100,125,150,175,200,250,300. În funcție de rezistența la îngheț pentru clasele: F15, 25, 35 și 50. Conform rezistenței la îngheț pentru clasele: F15, 25, 35 și 50. Absorbția de apă pentru cărămizile solide trebuie să fie de cel puțin 8%, pentru produsele goale de cel puțin 6%, Absorbția de apă pentru cărămizile solide ar trebui să fie de cel puțin 8%, pentru produsele goale de cel puțin 6%, Masa cărămizilor uscate la greutate constantă nu trebuie să depășească 4,3 kg, iar pietrele - 16 kg. Greutatea cărămizilor uscate până la greutate constantă nu trebuie să depășească 4,3 kg, iar pietrele - 16 kg. Este permisa, prin acord intre producator si consumator, reflectata in contractul de furnizare, producerea de pietre marite cu o greutate mai mare de 16 kg. Este permisa, prin acord intre producator si consumator, reflectata in contractul de furnizare, producerea de pietre marite cu o greutate mai mare de 16 kg. Densitatea cărămizii în stare uscată variază de la 1600...1900 kg/m 3, iar conductivitatea termică este de 0,71...0,82 W/(m·ºС). Densitatea cărămizii în stare uscată variază de la 1600...1900 kg/m 3, iar conductivitatea termică este de 0,71...0,82 W/(m·ºС). Caramida K-O 100/15GOST Caramida K-O 100/15GOST

6 Materiale ceramice de placare (GOST „Ceramic facing bricks and stones”) materiale de placare ceramică pentru placarea exterioară a structurilor clădirilor și structurilor materiale de placare ceramică pentru placarea exterioară a structurilor clădirilor și structurilor produse ceramice pentru placarea interioară a pereților și plăcilor de podea produse ceramice pentru placarea interioară a pereților și a gresiei

7 Materiale de placare ceramică pentru placarea exterioară a structurilor clădirilor și structurilor Materialele pentru placarea exterioară a clădirilor și structurilor includ: cărămidă de parament, cărămidă de parament, plăci de parament de dimensiuni mari, plăci de parament de dimensiuni mari, detalii arhitecturale (teracotă). detalii arhitecturale (teracota).

8 Cărămidă de fațare Clasele de rezistență ale cărămizilor de fațare sunt aceleași cu cele ale cărămizilor obișnuite; Clasele de rezistență ale cărămizilor de fațare sunt aceleași cu cele ale cărămizilor obișnuite; Rezistența la îngheț trebuie să fie de cel puțin F25. Rezistența la îngheț trebuie să fie de cel puțin F25. Caramida de parament este decorata prin anglobare si mulare in doua straturi. Aceste metode fac posibilă salvarea argilelor și pigmenților cu ardere albă rare. Caramida de parament este decorata prin anglobare si mulare in doua straturi. Aceste metode fac posibilă salvarea argilelor și pigmenților cu ardere albă rare. Cărămida glazurată este deosebit de decorativă. Glazura vă permite să obțineți orice nuanță de culoare și să le mențineți luminozitatea pentru o lungă perioadă de timp; cu greu se murdărește. Cărămida glazurată este deosebit de decorativă. Glazura vă permite să obțineți orice nuanță de culoare și să le mențineți luminozitatea pentru o lungă perioadă de timp; cu greu se murdărește. Durabilitatea unei astfel de finisaje este de zeci și sute de ani. Durabilitatea unei astfel de finisaje este de zeci și sute de ani.

9

10 Dale de parament de dimensiuni mari Dale și plăci ceramice: Placi de mochetă și plăci de fațadă. GOST: plăci de fațadă și covoare din ceramică realizate din acestea. Specificații

11 Plăci ceramice de dimensiuni mari Dimensiuni de la 500 x 500 mm la 600 x 1200 mm, grosime de până la 10 mm, au o ciob dens, complet sinterizat, cu absorbție de apă foarte scăzută (sub 1%). Dimensiunile de la 500 x 500 mm la 600 x 1200 mm, grosimea de până la 10 mm, au un ciob dens, complet sinterizat, cu absorbție de apă foarte scăzută (mai puțin de 1%). Plăcile sunt arse la temperaturi de până la 1300 °C. Plăcile astfel obținute seamănă cu materialul din piatră și se caracterizează printr-o rezistență ridicată la îngheț și la uzură. Plăcile sunt arse la temperaturi de până la 1300 °C. Plăcile astfel obținute seamănă cu materialul din piatră și se caracterizează printr-o rezistență ridicată la îngheț și la uzură. Plăcile pot avea o suprafață mată sau lustruită într-o varietate de culori, adesea cu o structură care amintește de granit. Din acest motiv și pentru proprietățile lor fizice și mecanice ridicate, astfel de plăci sunt numite gresie porțelană. Plăcile pot avea o suprafață mată sau lustruită într-o varietate de culori, adesea cu o structură care amintește de granit. Din acest motiv și pentru proprietățile lor fizice și mecanice ridicate, astfel de plăci sunt numite gresie porțelană.

12 Placile de clincher sunt folosite la producerea panourilor de fațadă. Fabricat din argile refractare prin ardere până la sinterizarea completă, are plăci de clincher scăzute sunt folosite la producerea panourilor de fațadă. Fabricat din argile refractare prin ardere până la sinterizarea completă, are o absorbție scăzută de apă (2...6%), absorbție de apă (2...6%), rezistență ridicată la compresiune (MPa) și rezistență la îngheț de cel puțin F100. rezistență ridicată la compresiune (MPa) și rezistență la îngheț de cel puțin F100. Baza panoului este realizată din spumă poliuretanică rigidă și plăci ceramice (clincher). . Apoi, spuma poliuretanică se întărește. Spuma poliuretanică este turnată într-o matrice în care se află plăcile de clincher. Apoi, spuma poliuretanică se întărește.

13 Teracotă Teracota (din latinescul terracotta, pământ ars) sunt produse de acoperire de dimensiuni mari sub formă de plăci, părți de coloane, benzi și alte detalii arhitecturale. Teracota (din latinescul terra cotta, pământ ars) este un produs de acoperire de dimensiuni mari sub formă de plăci, părți de coloane, benzi și alte detalii arhitecturale. Teracota este un material de acoperire foarte durabil și decorativ, ușor inferior pietrei naturale în ceea ce privește proprietățile, dar care necesită mult mai puțină muncă de produs. Teracota este un material de acoperire foarte durabil și decorativ, ușor inferior pietrei naturale în ceea ce privește proprietățile, dar care necesită mult mai puțină muncă de produs. Gradul de rezistență nu este mai mic de 100, rezistența la îngheț nu este mai mică de F50. Gradul de rezistență nu este mai mic de 100, rezistența la îngheț nu este mai mică de F50.

15 Placile pentru placarea interioară sunt produse într-o varietate de dimensiuni. Pe langa gresie, se produc elemente modelate: frize, colturi, borduri etc. Placile de pardoseala trebuie sa aiba o rezistenta mare la uzura si o absorbtie minima de apa. Aceste plăci nu au aproape pori și sunt practic impermeabile. În conformitate cu standardul, absorbția lor de apă nu trebuie să fie mai mare de 4% (de regulă, nu este mai mare de %). Dimensiunile plăcilor: de la cele mai mici (23 x 23 mm) plăci de mozaic până la plăci de dimensiuni medii (300 x 300 mm). Pentru pardoselile clădirilor publice, centrelor comerciale, săli de expoziție etc., se folosesc plăci de gresie porțelanată de dimensiuni mari (până la 600 x 600 mm).

17 Ceramica sanitară Produsele sanitare: chiuvetele, toaletele, bideurile, rezervoarele etc. sunt realizate în principal din faianță cu ardere albă sau mase semiporțelan. Produsele sunt formate prin turnare în forme de ipsos. După scoaterea din forme, piesele sunt uscate, glazurate și arse. Produsele sanitare trebuie să aibă forma corectă, o suprafață uniformă, netedă și curată, acoperită uniform cu glazură. Acestea sunt utilizate pentru dotarea bucătăriilor, a instalațiilor sanitare și a spațiilor speciale (laboratoare, saloane de coafură etc.).

18 Materiale ceramice pentru acoperiș Tigla ca material pentru acoperiș este puternică, durabilă și rezistentă la foc. Acoperișul realizat din acesta nu necesită reparații frecvente. Ca material pentru acoperișuri, plăcile sunt puternice, durabile și rezistente la foc. Acoperișul realizat din acesta nu necesită reparații frecvente. Dezavantajele unui acoperiș din țiglă sunt masa sa mare, necesitatea instalării unor pante semnificative pentru drenarea apei și, de asemenea, intensitatea ridicată a muncii în construcție. Placile sunt folosite în construcțiile rurale de înălțime joasă. Dezavantajele unui acoperiș din țiglă sunt masa sa mare, necesitatea instalării unor pante semnificative pentru drenarea apei și, de asemenea, intensitatea ridicată a muncii în construcție. Placile sunt folosite în construcțiile rurale de înălțime joasă.

19

20 Conducte de canalizare și drenaj Conductele de canalizare sunt realizate din argile refractare sau refractare. Țevile se formează împreună cu priza pe presele de țevi. După uscare, glazura se aplică pe suprafețele interioare și exterioare ale țevilor și se arde. Prezența unui strat subțire de glazură determină impermeabilitatea și rezistența ridicată a țevilor la acizi și alcalii. Conductele de canalizare sunt produse cu un diametru interior și lungime de mm. Rezistența chimică ridicată a țevilor ceramice le permite să fie utilizate pe scară largă pentru drenarea apelor industriale care conțin alcalii și acizi. Conductele de canalizare sunt realizate din argile refractare sau refractare. Țevile se formează împreună cu priza pe presele de țevi. După uscare, glazura se aplică pe suprafețele interioare și exterioare ale țevilor și se arde. Prezența unui strat subțire de glazură determină impermeabilitatea și rezistența ridicată a țevilor la acizi și alcalii. Conductele de canalizare sunt produse cu un diametru interior și lungime de mm. Rezistența chimică ridicată a țevilor ceramice le permite să fie utilizate pe scară largă pentru drenarea apelor industriale care conțin alcalii și acizi. Conductele de drenaj sunt realizate din argilă foarte plastică, produse netede, nesmălțuite, care se filtrează prin grosimea lor, și cele glazurate cu prize și perforații. Sunt concepute pentru a drena ploaiele și apele subterane din fundații; drenarea zonelor cu exces de umiditate; irigarea zonelor uscate. lucrări de reabilitare Țevile de drenaj sunt realizate din argilă foarte plastică, produse netede, nesmălțuite, care se filtrează prin grosimea lor, și cele smălțuite cu prize și perforații. Sunt concepute pentru a drena ploaiele și apele subterane din fundații; drenarea zonelor cu exces de umiditate; irigarea zonelor uscate. lucrări de reabilitare

22 Argila expandată este un material poros ușor, cu structură celulară sub formă de pietriș, mai rar sub formă de piatră zdrobită, obținută prin arderea pietrelor de argilă cu punct de topire scăzut care se pot umfla la încălzirea rapidă la °C. Agenții de suflare sunt gaze care sunt eliberate în timpul descompunerii diferitelor substanțe conținute în materia primă. Proprietățile de umflare ale materiilor prime de argilă pot fi crescute prin adăugarea de cărbune fin măcinat, rumeguș, minereu de fier, cenzură de pirit etc. mai rar sub formă de piatră zdrobită, obținută prin arderea pietrelor de argilă cu punct de topire scăzut care se pot umfla la încălzire rapidă până la °C. Agenții de suflare sunt gaze care sunt eliberate în timpul descompunerii diferitelor substanțe conținute în materia primă. Intumescența materiilor prime argiloase poate fi crescută prin adăugarea de cărbune fin măcinat, rumeguș, minereu de fier în vrac, cenușă de pirit etc. la amestecul de materie primă Agloporitul este un material poros obținut prin sinterizare - capacitatea argilelor de a se compacta în timpul arderii. și formează un ciob asemănător pietrei se numește sinterizarea (aglomerarea) granulelor din amestecul materii prime argiloase cu cărbune. Agloporitul este un material poros obținut prin sinterizare - capacitatea argilelor de a se compacta în timpul arderii și de a forma un ciob asemănător pietrei se numește sinterizarea (aglomerarea) granulelor dintr-un amestec de materii prime argiloase cu cărbune.

Pentru a utiliza previzualizările prezentării, creați un cont Google și conectați-vă la el: https://accounts.google.com

Subtitrări din diapozitive:

Păstoriță și măturatoare de coșuri

Arta ceramică

Ce este ceramica... Ceramica (greacă κέραμος - lut, faianță) - produse din materiale anorganice: argilă, feldspat și cuarț, realizate la temperatură ridicată urmată de răcire. Mineral argilos – caolinit: Al 2 O 3 x 2SiO 2 x 2H 2 O

Utilizarea materialelor argiloase Obținerea materialelor de construcție - țigle, cărămizi Producția de ciment Obținerea pigmenților (ocru, umbre) din argile colorate A jucat un rol în dezvoltarea scrisului. Oamenii din antichitate scriau pictograme pe tăblițe de lut Confecționarea vaselor: oale, farfurii, ulcioare etc. Realizarea de monumente de artă

Cea mai veche ceramică găsită în China are aproximativ 11 mii de ani. O vază din dinastia Qing, de exemplu, este evaluată la peste 80 de milioane de dolari.

Venus de Milo

Michelangelo "David"

Auguste Rodin „Gânditorul”

„Pieta” este o imagine a Fecioarei Maria. Michelangelo a sculptat compoziția dintr-o singură bucată de marmură.

„Cezar Augustus”.

Statuia Justiției

„Discobolus” de sculptorul grec antic Myron

Statuia lui „Hermes” este singura capodopera cunoscuta a sculptorului grec antic Praxiteles

Teracota Teracota (din italiana terra - pamant, argila si cota - ars) - produse ceramice nesmaltuite din argila colorata cu structura poroasa. Este folosit în scopuri artistice, casnice și de construcții. Teracota este folosită pentru a face vase, oale, vaze, sculpturi, jucării, gresie, gresie, faianță și detalii arhitecturale.

Maiolica Maiolica (din italiană Maiolica - Mallorca) este un tip de ceramică realizată din argilă arsă folosind glazură vopsită. Folosind tehnica majolicii se realizeaza panouri decorative, rame, faianta etc., precum si vase si chiar sculpturi monumentale. Produsele sunt acoperite cu glazură de sare (sare gemă NaCl și abur de apă sunt introduse în focarul unui cuptor încins).

Faience Faience (faianta franceza, de la numele orasului italian Faenza, unde se producea faianta), produse ceramice (placi de placare, detalii arhitecturale, vase, lavoare etc.), avand un ciob dens, fin poros (de obicei alb) , acoperit cu glazură transparentă sau mată (opac) Cel mai înalt grad de ceramică este Opak. Se deosebește de porțelan prin conținutul mai mare de argilă de până la 85%, porozitate mai mare, absorbție de apă (până la 20%) și rezistență mecanică mai mică.

Porțelan - ceramică nobilă Porțelanul (turc farfur, fağfur, din persan faghfur) este un tip de ceramică care este impenetrabilă la apă și gaz. Este translucid într-un strat subțire. Când este lovit ușor cu un băț de lemn, produce un sunet foarte clar caracteristic. În funcție de forma și grosimea produsului, tonul poate fi diferit. Porțelanul este de obicei produs prin arderea la temperatură înaltă a unui amestec fin de caolin, cuarț, feldspat și argilă plastică.

Gzhel porțelan Gzhel este unul dintre centrele tradiționale rusești pentru producția de ceramică. Vasele sunt arse, arse, de aceea întreaga producție se numește Zhgel, un cuvânt care s-a transformat în Gzhel datorită capacității oamenilor de rând de a rearanja consoanele. Pentru colorarea subglazură a porțelanului, se utilizează oxid de cobalt (albastru Tenard): CoAl 2 O 4 x Al 2 O 3

Sfaturi pentru colecționari Cum să deosebești porțelanul de colecție adevărat de un fals? De regulă, pe partea de jos a produselor din porțelan există o marcă de fabricație, care poate fi folosită pentru a stabili ora și locul originii lor. Aceste mărci au fost cel mai adesea realizate cu vopsele rezistente la foc (albastru, mangan sau negru). Pe alte ceramice, marca este sculptată sau imprimată.

Pe tema: dezvoltări metodologice, prezentări și note

PROGRAMUL UNUI CURS OPȚIONAL DE ARTE DECORATIVE ȘI APLICATE „PICTURA PE LEMN, CERAMĂ, STICLĂ, ȚESĂTURI” (pentru elevii 11-16 ani) Arte Plastice PROFESOR MBOU Școala Gimnazială Nr.96, KRASNODAR Svetlana Viktorovna Zubanova.

Programul cursului opțional de arte decorative și aplicate „Pictură pe lemn, ceramică, sticlă, țesătură” a fost elaborat pe baza standardului educațional de stat, întocmit în conformitate cu...

Lecție de arte plastice „Ceramica greacă” clasa a V-a.

Lecția „Ceramica greacă” se desfășoară la etapa finală a temei „Arta decorativă a Greciei antice” Introduce stilurile și subiectele picturii vaselor grecești antice....

Schiță a unei lecții de arte plastice în clasa a V-a a gimnaziului și istoria artelor plastice în clasa I a Școlii de artă pentru copii și a școlii de artă pentru copii „Trăsături ale ceramicii grecești antice”.

Obiective: Educaționale: Introducerea elevilor în cultura artistică a Greciei Antice prin principalele tipuri, forme și decorațiuni ale ceramicii grecești antice. ...

Slide 2

Din punct de vedere istoric, ceramica a fost înțeleasă ca produse și materiale obținute din argile și amestecurile acestora cu aditivi minerali. Mai târziu, pentru a conferi duritate, apă și rezistență la foc produselor din argilă, arderea a început să fie utilizată pe scară largă. Cuvântul „ceramică” ne-a venit din limba greacă veche (keramos - lut copt, ceramică - arta olăritului).

Slide 3

Pe măsură ce progresul tehnic progresează, se formează o clasă de ceramică tehnică. Conceptul de „ceramică” începe să dobândească un sens mai larg: pe lângă materialele tradiționale realizate din argile, acum include materiale obținute din oxizi puri, carburi, nitruri etc. Cele mai importante componente ale ceramicii tehnice moderne sunt oxizii de aluminiu, oxizii de zirconiu, siliciul, borul, nitrururile de aluminiu, siliciul și carburile de bor etc.

Slide 4

Avantajele și perspectivele ceramicii varietate excepțională de proprietăți în comparație cu alte tipuri de materiale disponibilitatea materiilor prime intensitate energetică scăzută a tehnologiei ecologice a producției compatibilitate biologică Principalii producători de ceramică sunt SUA și Japonia (38, respectiv 48%). SUA domină domeniul ceramicii structurale. În Japonia, alături de producția de ceramică structurală, domeniul ceramicii funcționale se dezvoltă dinamic.

Slide 5

Definiția „ceramică”

Ceramica sunt materiale policristaline și produse realizate din acestea, formate din compuși ai nemetalelor din grupele III–VI ale sistemului periodic cu metale sau între ele și obținute prin turnarea și arderea materiilor prime corespunzătoare. Materiile prime de pornire pot fi fie substanțe de origine naturală (silicați, argile, cuarț etc.), fie cele obținute artificial (oxizi, carburi, nitruri, etc. pure).

Slide 6

Clasificarea ceramicii după compoziția chimică

1. Ceramica oxidică. Aceste materiale constau din oxizi puri Al2O3, SiO2, ZrO2, MgO, CaO, BeO, ThO2, TiO2, UO2, oxizi ai metalelor pământurilor rare, amestecurile lor mecanice (ZrO2-Al2O3 etc.), soluții solide (ZrO2-Y2O3, ZrO2). -MgO etc.), compuși chimici (mullit 3Al2O32SiO2 etc.) 2. Ceramica fără oxizi. Această clasă este formată din materiale pe bază de carburi, nitruri, boruri, siliciuri, fosfuri, arseniuri și calcogenuri (cu excepția oxizilor) ale metalelor de tranziție și nemetale din grupele III-VI ale tabelului periodic.

Slide 7

Clasificarea ceramicii după scop

1. Ceramica de constructii. 2. Ceramica subțire. 3. Ceramica rezistenta chimic. 4. Refractare. 5. Ceramica tehnică.

Slide 8

Clasificarea ceramicii tehnice

1. Ceramica structurală 2. Ceramica instrumentală 3. Ceramica electro-radio 4. Ceramica cu proprietăți speciale

Slide 9

Alte clasificări ale ceramicii tehnice

Noua nanoceramică vâscoasă tradițională

Slide 10

Structura ceramica

Faza cristalină - compuși chimici, soluții solide, faze interstițiale. Faza amorfă este oxidul formator de sticlă SiO2. Porii închiși sunt cei care nu comunică cu mediul. Pori deschiși – comunicarea cu mediul.

Slide 11

Indicatori de porozitate și densitate a ceramicii

1. Densitatea adevărată (teoretică) i, g/cm3 – densitatea materialului neporos. 2. Densitatea aparentă к, g/cm3 – densitatea materialului care conține pori. 3. Densitatea relativă  = (k/i)100% . 4. Porozitatea adevărată Pi = (Vk-Vi)/Vk)100% = (1- k/i) 100%, – volumul total al tuturor porilor. 5. Porozitate aparentă (deschisă) Pk = (Vot/Vk) 100% – volumul porilor deschiși umpluți cu apă în timpul fierberii.

Slide 12

Caracteristicile mecanice ale ceramicii

Diagrama tipică   pentru ceramică atunci când este testată până la ~ 1000С

Slide 13

com, bend, HV, H, HRA, К1с, E, G Formula Weibull Formula Ryshkevich – dependența rezistenței de porozitate, n=4...7 Modulul Young Modulul Hooke Raportul lui Poisson

Slide 14

Cursul 2

Proprietățile termomecanice, termofizice și termice ale ceramicii

Slide 15

Caracteristicile termomecanice ale ceramicii

Rezistență pe termen scurt la temperatura de serviciu Temperatura de deformare sub sarcină Fluaj

Slide 16

Schema de determinare a temperaturii de deformare a ceramicii sub sarcină Limitarea temperaturii de funcționare tнр

Slide 17

Limita de fluaj condiționată este o solicitare care determină, în timpul unui timp de încercare specificat la o temperatură dată, o alungire specificată a probei (totală sau reziduală) sau o viteză de fluaj specificată în secțiunea dreaptă a curbei de fluaj.

Slide 18

Curba de fluaj primar: н – alungirea sub sarcină; п – alungire totală (elastică + reziduală) pe o secțiune curbă); с – alungirea totală (elastică + reziduală) în timpul încercării; у – alungire elastică; о – alungirea reziduală.

Slide 19

Determinarea limitei de fluaj condiționat a ceramicii se testează o serie de probe la tset și 1-3 se determină valoarea medie a c, o și d/d pentru fiecare , diagramele ; -  sau  - d/d sunt trasate între în secțiunea II într-un sistem de coordonate logaritmic, folosind aceste diagrame, găsiți limita de fluaj 0.2, nu mai puțin de la trei t, construiți o diagramă 0.2 - t

Slide 20

Proprietăți termofizice

Capacitate termică Conductivitate termică Difuzie termică Dilatare termică Sunt foarte importante deoarece determinați rezistența la căldură a ceramicii.

Slide 21

Capacitatea termică a ceramicii

Cv=dE/dT Deasupra D corespunde regulii Dulong-Petit Cv=n3R: - pentru cristale biatomice Cv = 6R50 J/molK (MgO) - pentru triatomice – 9R75 J/molK (ZrO2 ) - pentru pentaatomic – 15R 125 J/molK (Al2O3)

Slide 22

Slide 23

Conductibilitatea termică a ceramicii

dQ/dt = -  dT/dx În ceramica oxidică are o natură fononică: ф = (1/3) Cvvф lф În ceramica fără oxizi, cum ar fi carburile și nitrururile metalelor tranziționale, împreună cu conductivitatea termică fononică, termică electronică conductivitatea este de asemenea semnificativă: е = (1/ 3) Сve ve lе, unde Сve= Sat.e ne/zNa este capacitatea termică a unei unități de volum de electroni gazos, Sat.e= 3R/2, ve este viteza de electroni cu energie apropiată de kEF

Slide 24

Dependența conductibilității termice de temperatură pentru majoritatea ceramicii. Relația dintre conductivitatea termică a ceramicii și porozitatea acesteia. n=1,5-2 De exemplu, cu o porozitate de 0,5  scade de 4 ori

Slide 25

Caracteristicile de dilatare termică ale ceramicii True TELE Expansiune liniară medie TELE pentru ceramică

Slide 26

Proprietati termice

Rezistența la foc este capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate fără a se topi. Determinată de temperatura la care cade piroscopul. Cea mai importantă proprietate a materialelor refractare

Slide 27

Rezistența la căldură este capacitatea ceramicii de a rezista la fluctuațiile de temperatură fără a se prăbuși în timpul funcționării sale. Metode de evaluare - T= (1-)в/cE Pentru materiale refractare se folosește o metodă directă de determinare a rezistenței la căldură: încălzirea capătului cărămizii la 850C și 1300C, urmată de răcire în apă curgătoare. Rezistența termică se evaluează prin numărul de cicluri de căldură până când produsul pierde 20% din greutate din cauza distrugerii. Prin pierderea rezistenței mecanice în timpul ciclării termice Prin valoarea limită T la care proba este distrusă

Slide 28

Îmbătrânirea termică a ceramicii O creștere a granulei materialului datorită procesului de recristalizare în timpul funcționării la temperaturi înalte a produselor. Dimensiunea granulelor poate ajunge la sute de microni, drept urmare caracteristicile de rezistență ale ceramicii sunt reduse drastic. Creșterea granulei este determinată de formula în care D0 este dimensiunea inițială a granulelor, Q este energia de activare a recristalizării, n=const (pentru oxizi n=1/3),  este timpul de menținere la temperatura T,h.

Slide 29

Cursul 3

Proprietăți electrofizice, chimice ale ceramicii

Slide 30

Proprietățile electrofizice ale ceramicii: constanta dielectrică , coeficientul de temperatură al constantei dielectrice TK, - volumul specific și rezistența de suprafață v și s, - pierderile dielectrice tg, - rezistența electrică sau tensiunea de rupere Upr.

Slide 31

Constanta dielectrică Raportul sarcinilor Q și capacităților C de pe plăcile condensatorului la înlocuirea plăcilor dintr-un anumit dielectric cu un vid. Qm – sarcina unui condensator cu o placă dielectrică; Qv este sarcina unui condensator cu vid. Această modificare a capacității electrice a condensatorului are loc ca urmare a fenomenului de polarizare a dielectricului. +++++++++++++++ +++++++++++++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Căptușeală ceramică

Slide 32

Polarizarea electronică este o deplasare elastică a centrului de greutate și o deformare a unui nor de electroni încărcat negativ sub influența unui câmp electric. Polarizarea ionică este deplasarea relativă a ionilor legați elastic cu sarcini diferite. Acest tip de polarizare este inerent tuturor tipurilor de ceramică care conțin substanțe cristaline cu structură ionică. Polarizarea ionică are loc și instantaneu. Dacă întoarcerea electronilor sau ionilor necesită o perioadă de timp vizibilă, adică relaxarea are loc în timp, atunci se face o distincție între polarizarea de relaxare a electronilor și a ionilor. Polarizarea spontană este o orientare a momentelor electrice direcționate în raport cu un câmp electric extern, situat aleatoriu în regiuni individuale ale cristalului (domenii) înainte de aplicarea unui câmp electric. În majoritatea materialelor ceramice cu oxid, silicat și aluminosilicat,  este 6-12. Cu toate acestea,  al unor ceramice ajunge la câteva mii (de exemplu, BaTiO3).

Slide 33

Coeficientul de temperatură al constantei dielectrice TK. Ceramica cu TK scăzut este de cea mai mare valoare, deoarece asigură stabilitatea temperaturii circuitelor electrice care includ un dielectric ceramic.

Slide 34

Ceramica cu TK scăzut este de cea mai mare valoare, deoarece asigură stabilitatea temperaturii circuitelor electrice care includ un dielectric ceramic.

Slide 35

Volumul specific și rezistența la suprafață vi и s I I S n l d

Slide 36

Conductivitatea electrică a ceramicii unde  este conductibilitatea electrică specifică, q este sarcina purtătorului în coulombi; n este numărul de purtători pe unitate de volum, =v/E este mobilitatea purtătorilor de sarcină, cm2/(sV) În marea majoritate a cazurilor, conductivitatea electrică a ceramicii este de natură ionică. Ionii fazei sticloase sunt mai mobili decât ionii fazei cristaline. Ele sunt principala sursă de conductivitate electrică. Ionii de metale alcaline, în special Na+ și Li+, au mobilitate ridicată. Prin urmare, în ceramica electroizolantă conținutul de oxizi alcalini ar trebui să fie minim.

Slide 37

Dependența conductibilității electrice și a rezistenței electrice a ceramicii oxidice de temperatură unde 0, 0, sunt valorile conductivității electrice și ale rezistivității volumetrice la 0°C;  – coeficient de temperatură. Odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică a ceramicii oxidice crește, deoarece mobilitatea ionilor crește ca urmare a încălzirii.

Slide 38

Pierderi dielectrice Când un material ceramic este expus unui câmp electric, o anumită cantitate de energie electrică este absorbită. Această energie cheltuită în munca de deplasare a elementelor structurale ale rețelei cristaline se numește pierderi dielectrice. Pierderile dielectrice sunt însoțite de încălzirea ceramicii, în unele cazuri semnificative. Pierderile dielectrice sunt evaluate prin unghiul de pierdere dielectrică sau tangerea acestui unghi. Unghiul de pierdere dielectrică  este unghiul care completează până la 90° unghiul de defazare  între curent și tensiune într-un circuit capacitiv.

Slide 39

U I j jr ja   Ca urmare a rezistenței capacitive și active, energia este absorbită de condensatorul ceramic. Puterea absorbită va fi Q = UIcos. Într-un dielectric ideal =90°, cos90°=0, deci, Q=0. În dielectricii reale  = (90°-). cos(90°-) =sin. Atunci Q = UIsin. Pentru mic  sintg. Deci, Q = UItg și tg = I/U = ja/jr Această valoare (tg ) este utilizată pentru estimarea pierderilor dielectrice. Pierderile dielectrice în dielectricele ceramice constau în costuri de energie pentru: prin conductivitate electrică, polarizare și ionizare a fazei gazoase.

Slide 40

Pierderile dielectrice asociate conductivității electrice de la capăt la capăt pot fi calculate folosind formula tg = (l.81012)/(f), unde  este constanta dielectrică; f – frecventa;  – rezistivitate. Pierderile dielectrice cauzate de polarizare sunt cele mai semnificative în tipurile de ceramică ușor polarizate care au polarizare de relaxare. Aceste pierderi sunt deosebit de semnificative în ceramica feroelectrică, care se caracterizează prin polarizare spontană. O altă sursă de pierderi este faza gazoasă, a cărei ionizare necesită o anumită cantitate de energie. Ceramica cu o structură cristalină strânsă și un conținut minim de faza sticloasă au cele mai mici pierderi dielectrice.

Slide 41

Rezistența electrică a ceramicii

Capacitatea de a rezista la acțiunea unui câmp electric. Caracterizat prin tensiunea de avarie și tensiunea de avarie. Tensiunea de rupere vă permite să comparați proprietățile diferitelor materiale: Epr = Unp/h, unde Unp este tensiunea de defalcare, h este grosimea probei de testat. Defalcarea materialului ceramic în câmpuri de mare intensitate poate apărea prin defecțiune electrică sau termică. Defectarea electrică este de natură electronică - se creează o avalanșă de electroni și materialul își pierde capacitatea de izolare electrică. Defalcarea termică este rezultatul unei creșteri puternice a temperaturii, însoțită de topirea locală a ceramicii sub influența conductibilității crescute și a pierderilor dielectrice.

Slide 42

Rezistența la radiații a ceramicii

Capacitatea de a menține proprietățile sub influența unei anumite doze de radiații ionizante (flux de -quanta și neutroni). Se apreciază prin doza integrală de radiație, care nu duce la modificarea proprietăților ceramicii în anumite limite, precum și prin debitul dozei de radiație. Doza integrală de radiație este produsul dintre fluxul de neutroni și timpul de iradiere (n/cm2). Puterea de iradiere este mărimea fluxului de neutroni care trece printr-o unitate de suprafață de ceramică iradiată pe unitatea de timp n/(cm2s). Neutronii sunt împărțiți în funcție de energia lor în termici (cu energie de la 0,025 la 1 eV), intermediari (cu energie de la 1 la câteva mii de eV) și rapizi (cu energie mai mare de 100 keV).

Slide 43

Neutronii interacționează cu ceramica prin mecanismul de împrăștiere sau captare. Există o împrăștiere elastică a neutronilor, însoțită doar de pierderea lor de energie cinetică, și inelastică, însoțită de dezintegrarea nucleului cu emisia unui neutron secundar și formarea unui nucleu radioactiv stabil de recul și emisia de raze gamma. Captarea neutronilor determină dezintegrarea nucleului și este însoțită de emisia de neutroni secundari, protoni, particule  și  și fragmente nucleare și formarea de noi izotopi. Dispersia și captarea sunt caracterizate de secțiunea transversală „secțiune transversală de împrăștiere” și „secțiune transversală de captare”, care exprimă probabilitatea unei reacții nucleare date. Secțiunea transversală are dimensiunea suprafeței și se exprimă în hambare (1 hambar = 10-24 cm2).

Slide 44

Pe măsură ce secțiunea transversală scade, probabilitatea unei reacții scade.

Slide 45

Modificări ale proprietăților ceramicii cu un flux de iradiere integral de 1020 n/cm2 expansiunea rețelei cristaline cu 0,1-0,3% scăderea densității cu 0,2-0,5%, creșterea tranzițiilor de fază a porozității conductivitatea termică a unor tipuri de ceramică scade cu un ordin de mărime, rezistența la căldură scade crește coeficientul de dilatare liniară cu 110-6 K-1 din cauza ruperii legăturilor intercristaline, apar rezistența și duritatea, pierderile dielectrice cresc, constanta dielectrică și tensiunea de rupere se modifică puțin. pot apărea o serie de reacții chimice, însoțite de eliberarea de gaze (CO, CO2, H2O, O2, He)

Slide 46

Proprietățile chimice ale ceramicii

Cele mai frecvente cazuri de interacțiune chimică între ceramică și alte substanțe sunt următoarele: interacțiunea cu acizi și alcaline - coroziune în soluții. interacțiune cu topituri, adesea metal - coroziune în topituri. interacțiunea cu gazele – coroziunea gazului.

Slide 47

Coroziune în soluții Studiul rezistenței la coroziune a ceramicii în diverse soluții de acizi și alcaline este necesar pentru a evalua posibilitatea fabricării din acesta a unor piese de echipamente chimice, pompe pentru pomparea acizilor, rulmenți care funcționează în medii agresive etc. Pentru a evalua durabilitatea, pierderea de masă a unei probe de ceramică este de obicei calculată după ce aceasta este păstrată într-o soluție de o concentrație dată. Adesea proba este păstrată într-o soluție de fierbere. Pierderea în greutate admisibilă într-un anumit timp pentru ceramica rezistentă la acid nu trebuie să depășească 2–3%.

Slide 48

Coroziunea în topituri La topirea metalului în creuzete din ceramică oxidică, acesta poate fi restaurat. Ceramica fără oxizi este folosită și pentru fabricarea pieselor care lucrează în contact cu metalele topite. Regula de alegere a oxidului materialului creuzet este: căldura formării acestuia trebuie să fie mai mare decât căldura de formare a oxidului metalului care se topește. Când ceramica fără oxizi interacționează cu metalele topite, are loc formarea de compuși chimici, faze interstițiale și compuși intermetalici. Coroziunea ceramicii în topituri este determinată prin metode microscopice, chimice și de analiză de fază, care fac posibilă determinarea prezenței și cantității produselor de interacțiune.

Slide 49

Coroziunea gazelor În timpul funcționării, ceramica trebuie să reziste acțiunii halogenilor gazoși, dioxidului de sulf, oxizilor de azot, diferitelor hidrocarburi etc. Dacă compoziția ceramicii include elemente cu valență variabilă, atunci în anumite condiții de mediu gazoase sunt posibile reacții redox cu formarea de compuși mai fuzibili. Efectele gazelor sunt sporite în special în medii umede și la temperaturi ridicate. Rezistența ceramicii împotriva agenților gazoși depinde de compoziția chimică și de fază.

Slide 50

Ceramica oxidică nu este supusă oxidării. Ceramica fără oxizi se oxidează atunci când este încălzită în aer la temperaturi ridicate. În condiții reale de funcționare a produselor fabricate din ceramică fără oxizi în motoare, la procesul de oxidare se adaugă efectul corosiv al produselor de ardere a combustibilului care conțin Na, S, V. Capacitatea de oxidare a SO2 este de aproximativ 15 ori mai mare decât cea a aerului. Na2SO4 și V2O5 formate în timpul arderii combustibilului sunt foarte corozive. Cu toate acestea, oxidarea ceramicii duce în unele cazuri la o creștere a rezistenței sale.

Slide 51

Datorită rezistenței la coroziune destul de ridicată a ceramicii, este dificil să se evalueze gradul de deteriorare a coroziunii sale prin modificări ale masei probelor, adâncimea de penetrare a coroziunii, numărul de locuri de coroziune etc., așa cum se face pentru metale. Prin urmare, efectul coroziunii ceramice este evaluat prin modificări ale caracteristicilor sale mecanice. Există încă un număr mare de cazuri când ceramica intră într-o reacție sau alta cu materialele în contact. De exemplu, interacțiunea ceramicii cu sticla topită în timpul topirii, zgură, diferite topituri de sare etc. O astfel de varietate de opțiuni pentru interacțiunea chimică a ceramicii cu alte medii nu face posibilă crearea unei metodologii unificate pentru evaluarea stabilității chimice. a ceramicii.

Slide 52

Utilizări tradiționale ale ceramicii

ceramica de constructii refractare ceramica rezistenta la chimicale ceramica fina

Slide 53

Materii prime din ceramica tradițională

materiale argiloase – argile și caolini – materiale neplastice – cuarț, feldspat, cretă etc. Argilele sunt un amestec de minerale argiloase, caolinul este o argilă monominerală. Cele mai comune minerale argiloase sunt caolinitul Al2O32SiO22H2O, montmorillonit Al2O34SiO2Na2OnH2O, hydromica (ilitul) K2OMgO4Al2O37SiO22H2O. Se poate observa că mineralele argiloase sunt aluminosilicați, în unele cazuri conținând oxizi de metale alcaline și alcalino-pământoase.

Slide 54

Toate mineralele argiloase au o structură stratificată similară cu cea a micii. Când argila este amestecată cu apă, aceasta din urmă intră în spațiile interstraturilor mineralului argilos, iar straturile sale se pot deplasa unul față de celălalt de-a lungul filmului de apă și se fixează într-o nouă poziție. Această capacitate a mineralelor explică cea mai importantă proprietate a argilei - plasticitatea acesteia.

Slide 55

Materialele non-plastice sunt împărțite în așa-numitele diluanți, fluxuri, aditivi organici și speciali. Agenții de subțiere sunt proiectați pentru a reduce plasticitatea argilelor. Ele pot fi naturale - cuarț, nisip de cuarț și artificiale - argilă de foc (argilă de pământ ars). Fluidele sunt folosite pentru a reduce temperatura de sinterizare și pentru a crește densitatea materialului sinterizat. Cele mai comune fluxuri sunt feldspații, care sunt aluminosilicați care conțin oxizi de metale alcaline și alcalino-pământoase. Aditivii organici servesc la activarea procesului de sinterizare, precum și la obținerea unei structuri poroase, sunt utilizați aditivi speciali pentru a obține caracteristicile fizice și chimice specificate ale materialului.

Slide 56

Ceramica de constructii - perete - fatada - ceramica pentru produse pentru comunicatii subterane Umpluturi ceramice Materialele de perete includ, in primul rand, caramida. Pentru producerea lui se folosesc argile cu punct de topire scăzut: hidromicas cu adaosuri de caolinit, montmorillonit, hematit etc. Ceramica de fațadă - cărămizi de fațadă, plăci de fațadă sunt realizate în principal din argile refractare (cu predominanța caolinitului) și unele argile cu punct de topire scăzut. .

Slide 57

Rezistența ridicată la coroziune a ceramicii face posibilă utilizarea produselor fabricate din aceasta pentru stabilirea comunicațiilor subterane. Astfel de produse includ conducte de drenaj și canalizare. Conductele de drenaj sunt folosite la construirea rețelelor de drenaj. Pentru producerea lor se folosesc argile cu punct de topire scăzut, asemănătoare celor folosite la producerea cărămizilor. Țevile de canalizare ceramice trebuie să fie dense și rezistente la substanțe chimice. Principalele materii prime pentru producerea lor sunt argile refractare sau refractare, precum și amestecuri de diverse argile. Umpluturile ceramice includ argilă expandată - un material expandat granular care are structura spumei înghețate la fractură. Argila expandată este făcută din hidromică cu adaos de minereu de fier, cărbune, turbă și păcură. Scopul principal al aditivilor este de a crește proprietățile de umflare ale argilelor în timpul procesului de ardere.

Slide 58

Ceramica fină Împărțită în porțelan și faianță. Porțelanul este realizat dintr-un amestec fin de caolin și argilă de foc (20–65%), cuarț (9–40%) și feldspat (18–52%). Structura porțelanului: fază de sticlă (până la 60%) fază cristalină - mulită 3Al2O32SiO2 (până la 25%). Porozitatea este de 3-5%. Produsele din porțelan sunt de obicei glazurate. Porțelanul este folosit pentru fabricarea de veselă rezistentă chimic și de izolatori electrici pentru diverse scopuri (portelan electric).

Slide 59

Faianta se deosebește de porțelan prin porozitatea sa mai mare (până la 14%), caracteristicile fizice și mecanice scăzute și, prin urmare, utilizarea sa în tehnologie este limitată. Structura faiantei este reprezentata de boabe de materii argiloase deshidratate si cuart, cimentate de o cantitate mica de faza sticloasa, care se formeaza prin interactiunea fluxurilor cu argila, caolinul si cuartul. Produsele de uz casnic, sanitar si tehnic, precum si faianta pentru fatada sunt realizate din faianta.

Slide 60

Refractare Materiale și produse care pot rezista la influențe mecanice și fizico-chimice la temperaturi ridicate și sunt utilizate pentru așezarea diverselor unități de încălzire. Tipuri de refractare: silica aluminosilicat magnezia Refractarele silicioase includ silice și ceramică cuarț. Componenta principală a acestora este silice SiO2.

Slide 61

Dinas conține cel puțin 93% SiO2 sub formă de tridimit (până la 70%) sau cristobalit. Dinas se obține din cuarțiți, mai rar din nisip de cuarț. Rezistență la foc până la 1710–1730°C, rezistență ridicată la căldură, rezistență la topituri acide. Este folosit pentru așezarea bolților și a pereților cuptoarelor cu vatră deschisă și din sticlă. Ceramica de cuarț este un material alb amorf format din granule sinterizate de sticlă de cuarț, are rezistență la foc de până la 2200°C (pe termen scurt), rezistență la căldură extrem de mare (t peste 1000°C) datorită LCTE scăzut. Este folosit ca refractar în metalurgie și industria sticlei. Ca ceramică tehnică - în tehnologia rachetei pentru fabricarea radomurilor de antenă.

Slide 62

Refractarele de aluminosilicat sunt produse pe baza unui sistem bicomponent Al2O3-SiO2. Tipuri principale: argilă refractară și argilă refractară cu conținut ridicat de alumină conțin 28-45% Al2O3. Fabricat din argile refractare și caolini și argilă refractară (40-85%). Au o rezistență la foc de 1580–1750°C și sunt utilizate pentru așezarea majorității unităților de încălzire. Refractarele cu conținut ridicat de alumină conțin mai mult de 45% Al2O3. Drept urmare, aceste materiale au proprietăți fizice și mecanice crescute și rezistență la foc până la 2000°C. Produsele cu conținut ridicat de alumină sunt utilizate pentru așezarea furnalelor.

Slide 63

Refractarele cu magnezie sunt împărțite în magnezit și dolomit. Refractarele de magnezit constau din periclaza minerală MgO. Rezistența lor la foc depășește 2000°C. Folosit în industria oțelului. Materia primă pentru producerea lor este magnezitul MgCO3. Refractarele dolomite sunt produse prin sinterizarea unui amestec de dolomit CaCO3MgCO3 și cuarțiți. Au rezistență la foc de până la 1780°C, se caracterizează printr-o durată de viață lungă și sunt utilizate pentru așezarea cuptoarelor cu vatră deschisă și rotative.

Slide 64

Schema generală a tehnologiei ceramice tradiționale Obținerea materiilor prime Produse de turnare Uscarea Arderea (sinterizarea)

Slide 65

Obţinerea şi prepararea materiilor prime Tehnologia ceramică tradiţională foloseşte materii prime naturale (argile, feldspat, nisipuri) supuse unei prelucrări corespunzătoare. Prelucrarea include măcinarea și amestecarea componentelor. Materialele argiloase sunt prelucrate în mașini de tăiat argilă, uscate și apoi zdrobite în dezintegratoare. Deșeurile și fluxurile sunt zdrobite în concasoare, mori cu bile și vibrante. Dupa macinare, pulberile sunt cernute pentru a obtine fractiile dorite. Componentele încărcăturii trebuie să fie bine amestecate și să aibă gradul de umiditate necesar.

Slide 66

Turnarea Se utilizează metoda presarii semi-uscate și metodele de turnare a maselor plastice. Presarea se realizează pe prese de diferite modele în matrițe metalice sau pe instalații pentru presare hidrostatică. În primul caz, se realizează o productivitate ridicată a procesului, în al doilea - posibilitatea de a obține produse uniform dense de configurații complexe. Presarea semi-uscată este utilizată în tehnologia refractarelor, a ceramicii de perete și a electroporțelanului.

Slide 67

Turnarea plasticului este cea mai comună în tehnologia ceramică tradițională. Metode de turnare a plasticului: extrudare (extrudare), ștanțare și strunjire. În toate metodele, materia primă conține apă în cantitate de 30-50 vol. %. Extrudarea se realizează pe prese continue prin mușticuri profilate. Această metodă este utilizată în producția de cărămizi, țevi, precum și a unor produse ceramice tehnice (tije, tuburi). Ștanțarea este folosită pentru a produce produse cu dimensiuni mai precise și o suprafață bună. În acest fel se formează refractare și cărămizi rezistente la acizi. Metoda de strunjire este utilizată în producția de porțelan și faianță.

Slide 68

În producția de ceramică tradițională, o operațiune importantă este uscarea produselor turnate, deoarece acestea conțin o cantitate semnificativă de liant temporar (până la 25%). Uscarea are loc în uscătoarele tunel cu lichid de răcire cu aer, gaz sau abur-aer. Conținutul de umiditate după uscare nu depășește 1-3%. Timpul de uscare, în funcție de tipul de produs, poate varia de la 6 minute la câteva zile.

Slide 69

Arderea este operația definitorie în tehnologia ceramicii. În timpul arderii au loc următoarele procese: - sinterizarea particulelor presate - contracția sau creșterea produsului - transformări polimorfe - reacții chimice - formarea sticlei - cristalizare Forța motrice pentru sinterizare este energia de suprafață în exces la interfața sistemului de pulbere. Se disting următoarele tipuri de sinterizare: fază lichidă și fază solidă.

Slide 70

În timpul sinterizării în fază solidă, transferul de substanță are loc datorită difuzării defectelor rețelei cristaline, în principal locuri libere. Conturul locului de contact al particulelor este o sursă de locuri libere datorită concentrației lor crescute, iar suprafața de contact în sine și suprafețele convexe ale particulelor sunt o chiuvetă. Principalele semne ale sinterizării ceramice sunt o creștere a densității și rezistenței mecanice a produsului. În sinterizarea în fază lichidă, compactarea are loc datorită forțelor de tensiune superficială ale fazei lichide rezultate.

Slide 71

Model de sinterizare în fază solidă a particulelor x y

Slide 72

Model de sinterizare în fază lichidă a particulelor x y Faza lichidă nu dizolvă solidul Faza lichidă dizolvă solidul. f. televizor f. televizor f. televizor f. televizor f. și. f.

Slide 73

Ceramica tehnica

Clasa ceramicii tehnice reunește un număr mare de materiale ceramice care diferă atât prin compoziția chimică, cât și prin scop. În același timp, există trăsături comune tuturor ceramicii tehnice, care le deosebesc fundamental de tipurile tradiționale de ceramică: 1. Utilizarea în principal, și pentru unele ceramice exclusiv, a materiilor prime sintetizate (pulberi). 2. Aplicarea noilor tehnologii (PM, HIP, GP, GIP etc.) Proprietățile ceramicii tehnice depind decisiv de tehnologia de obținere a materiilor prime, compactarea și sinterizarea produselor. Prin urmare, materialele de aceeași compoziție chimică, dar obținute prin metode diferite, pot avea niveluri calitativ diferite de caracteristici fizico-chimice și mecanice și o mare varietate de aplicații.

Slide 74

Ceramica pe baza de silicati si aluminosilicati

Baza este dubli sau triplu silicați sau aluminosilicați ai sistemului MgO-Al2O3-SiO2. Există patru astfel de compuși în acest sistem: 1. ZAl2O3 2SiO2 - mulită, 2. MgO SiO2 - clinoenstatit, 3. 2MgO SiO2 - forsterit, 4. MgO 2Al2O3 5SiO2 - cordierit. Ceramica se numește în mod corespunzător: mullit, mullit-corindon, clinoenstatit (steatit), forsterit, cordierit.

Slide 75

Ceramica mullit și mullit-corindon (alumină bogată)

Baza este mulit ZAl2O3 2SiO2 și corindon α-Al2O3 Conținutul de α-Al2O3 este de la 45 la 100%. 3 grupe: Mullit-siliceos (45-70% Al2O3). 2. Mullit-corindon (70-95% Al2O3). 3. Corindon (95-100% Al2O3).

Slide 76

Tehnologie ceramică cu înaltă alumină

Materii prime: - minerale andaluzită, cianită, caolin, - aditivi de alumină tehnică și electrocorindon. Ceramica mullit-silice este obținută din materii prime naturale fără îmbogățire cu Al2O3. Pentru obținerea ceramicii de mullit și mullit-corindon, este necesară sinteza preliminară a mulitului sub formă de brichetă sau sinterizare. Se face distincție între sinteza: mulitei primare prin transformarea caolinitului sau a altor minerale argiloase la t1200°C. Acest mulit alcătuiește cea mai mare parte a ceramicii. interacțiunea mulită secundară a Al2O3 introdus cu silice eliberată în timpul încălzirii la t = 1300–1600°C. Este imposibil să distingem aceste tipuri de mulit într-un produs ars.

Slide 77

Mullitul sinterizat este măcinat în mori cu bile, urmat de operații de formare a produsului: turnare plastic, turnare prin injecție la cald, presare. Aceasta este urmată de sinterizarea produselor turnate la o temperatură de 1350–1450°C. Pentru a reduce temperatura de sinterizare a masei, aditivii sunt introduși de obicei sub formă de marmură, dolomit, magnezit, talc, carbonat de bariu și alte substanțe. La producerea ceramicii mullit-corindon, la încărcătură trebuie adăugată 10-15% din alumină prearsă, se efectuează măcinarea umedă, apoi se realizează turnarea și sinterizarea.

Slide 78

Proprietăți și aplicații ale ceramicii cu conținut ridicat de alumină

Proprietățile mecanice ale ceramicii sinterizate cu conținut ridicat de alumină cresc odată cu creșterea conținutului de Al2O3 și fazele cristaline. bend200MPa, E250GPa, HV=1000-2000.  ceramica mulit-siliceoasă 5,5-6,5, mulit-corindon 6,5-9, corindon 10,5-12 v depinde de compoziţia de fază a ceramicii şi de cantitatea şi compoziţia fazei sticloase, creşte odată cu creşterea conţinutului de Al2O3. tg creşte cu creşterea conţinutului fazei sticloase. Epr=30-35kW/mm. Aplicatii principale: - tehnologia vidului, - izolatoare pentru bujiile motoarelor cu ardere interna, - piese de echipamente electrice si radio.

Slide 79

Ceramica Clinoenstatite

Baza este metasilicat de magneziu MgO·SiO2 – clinoenstatit. Materia primă este talcul mineral - silicat de magneziu hidratat. Soiurile dense de talc se numesc steatit. Prin urmare, ceramica clinoenstatita este adesea numită steatită sau pur și simplu steatită. Clinoenstatita există în trei modificări: enstatita la 1100-1260°C se transformă ireversibil în protoenstatita la răcire, protoenstatita la 800-1000°C se transformă în clinoenstatita. Când tranziția protoenstatitei la clinoenstatite este incompletă, în produse apar modificări volumetrice ale ceramicii (până la 6%), care duc la degradarea proprietăților mecanice și electrice - are loc îmbătrânirea steatitei. Este necesară creșterea vâscozității fazei sticloase, care inhibă creșterea cristalelor de protoenstatita.

Slide 80

Tehnologia, proprietățile și aplicarea ceramicii clinoenstatite

deshidratarea talcului la 850–1300°C, amestecarea și măcinarea umedă a componentelor în morile cu bile, deshidratarea masei pe un filtru presă până la un conținut de umiditate de 18–22%, producerea semifabricatelor pe prese de vid, turnarea plasticului: pornire strunguri, modelare în matrițe de ipsos, extrudare etc. Se mai utilizează presarea uscată, ștanțarea și turnarea la cald a slipurilor termoplastice. sinterizare la 1170–1340°C, în funcție de compoziție, în cuptoare electrice cu încălzitoare din carbură de siliciu Are tg scăzută, Epr. Este folosit ca dielectric de înaltă frecvență, izolator pentru echipamentele electrice de vid și în tehnologia de înaltă tensiune.

Slide 81

Ceramica forsterita si cordierita

Forsteritul este o ceramică pe bază de ortosilicat de magneziu 2MgO·SiO2 – forsterit. Avantaj - datorită absenței transformărilor polimorfe, nu este supusă îmbătrânirii. Ceramica pe bază de cordierit 2МgО·2Аl2О3·5SiO2 se numește cordierit. Compoziția cordieritei în % în masă: MgO-13,7; Al203-34,9; Si02- 51,4. Materii prime - talc, argile refractare, alumină tehnică. Produsele din forsterit și cordierit sunt formate prin turnare la cald, presare, extrudare și ștanțare. Temperatura de sinterizare pentru ceramica forsterită este de 1220–1380°C, pentru ceramica cordierit - 1300–1410°C. Pentru a extinde intervalul de sinterizare a cordieritei, se recomandă introducerea de 2-4% oxizi de metale alcaline.

Slide 82

Proprietăți și aplicații ale ceramicii forsterite și cordierite

Ceramica forsterită sinterizată densă are caracteristici electrofizice ridicate. Datorită coeficientului său de dilatare liniar ridicat, ceramica forsterită este utilizată în tehnologia vacuumului electric ca izolator în contact cu metalele, în principal titanul. Ceramica de cordierit sinterizat are un coeficient de dilatare termică foarte scăzut și, ca urmare, rezistență ridicată la căldură. Acest lucru îi permite să fie utilizat pentru fabricarea de jgheaburi cu arc în întrerupătoare de înaltă tensiune, precum și pentru fabricarea de vase de gătit rezistente la căldură.

Slide 83

Alte tipuri de ceramică de aluminosilicat și silicat

Ceramica celsiană La baza este aluminosilicatul de bariu BaO2·Al2O3·2SiO2 – Celsian. Celsianul se cristalizează în sistemul monoclinic. La temperaturi peste 1100°C se transformă într-o modificare hexagonală. Tehnologie: - sinteza celsianului intr-o bricheta la t=1250-1300°C, macinare si macinare. - plastificare pulbere, presare. - sinterizare la t=1380-1400°C in medii usor oxidante si neutre. Ceramica celsiană are tg scăzută, v mare și LCTE scăzut. Datorită acestor proprietăți, ceramica celsiană este utilizată pentru fabricarea anumitor componente radio.

Slide 84

Ceramica cu litiu Baza este aluminosilicații de litiu, în principal spodumen Li2O·Al2O3·4SiO2. Produsele pot fi produse folosind aproape toate metodele tehnologiei ceramice. Temperatura pentru sinteza ceramicii cu litiu si sinterizarea produselor este de 1200-1250°C. Ceramica cu litiu are un nivel scăzut, iar unele dintre compozițiile sale au un LCTE negativ de până la 700°C, ceea ce determină o bună rezistență la căldură. De asemenea, ceramica cu litiu are proprietăți de izolare electrică destul de ridicate, datorită cărora este utilizată la producerea anumitor tipuri de produse pentru inginerie radio care funcționează în condiții de temperaturi ridicate sau variabile, precum și a altor produse, cum ar fi încălzitoarele de aer, care funcționează în condiții de schimbări bruște de temperatură.

Slide 85

Ceramica wollastonită La baza este mineralul natural wollastonit - metasilicat de calciu CaO·SiO2. Tehnologie. - plastificarea maselor cu o cantitate mica de argila si aditivi de fondant. - apăsare. - sinterizarea la t=1200–1300°C. Contracția este mică, ceea ce face posibilă producerea de produse cu dimensiuni precise. Ceramica wollastonită realizată din soiuri pure de wollastonit natural are un nivel ridicat de caracteristici electrofizice și o bună rezistență la căldură.

Slide 86

Ceramica pe bază de Al2O3 Un compus chimic cu o legătură de tip ionic-covalent în rețeaua cristalină. Are modificări α-, β- și γ ale aluminei, iar α- și γ-Al2O3 sunt oxid de aluminiu pur, iar β-modificare este un compus de oxid de aluminiu cu oxizi alcalini și alcalino-pământos. În natură, doar α-Al2O3 se găsește sub formă de minerale corindon, rubin și safir, care cristalizează în sistemul trigonal. γ- cubic și β-Al2O3 hexagonal sunt modificări instabile care, atunci când sunt încălzite peste 1500°C, se transformă în α-Al2O3. Ceramica tehnică cu corindon este ceramică care conține mai mult de 95% α-Al2O3. În literatură există nume private pentru ceramica corindonului: oxid de aluminiu, corindon, sinoxol, minalund, M-7, 22ХС, microlit, safirit, policor etc.

Slide 87

Materiale sursă 1. Alumină. Se obține prin descompunerea mineralului bauxită, care este un amestec de hidroxizi de aluminiu, cu o soluție de alcali caustici pentru a forma aluminat de sodiu, care intră în soluție. NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOH. Hidroxidul de aluminiu este calcinat la o temperatură de 1150–1200°C. Ca rezultat, se formează pulbere de alumină tehnică. Pulberile rezultate sunt aglomerate sferice (sferulită) de cristale y-Al2O3 cu dimensiunea mai mică de 0,1 um. Dimensiunea medie a sferulitelor este de 40–70 µm. 2. Corindon electrotopit. Electrocorindul alb (corrax, alundum) este produs prin topirea aluminei tehnice în cuptoarele cu arc electric. Conținutul de α-Al2O3 în electrocorundum alb este de 98% sau mai mult.

Slide 88

Pentru a obține pulberi ultradisperse de Al2O3, care sunt utilizate în tehnologia ceramicii structurale și instrumentale, s-au răspândit metodele de co-precipitare a hidroxizilor (COP) și sinteza chimică plasmatică (PCS). Esența metodei SOG este dizolvarea sărurilor de aluminiu, de exemplu AlCl3, într-o soluție de amoniac și precipitarea ulterioară a hidraților rezultați. Procesul se desfășoară la temperaturi scăzute și timpi lungi de păstrare. Hidroxizii rezultați sunt uscați și calcinati, rezultând formarea de pulbere de Al2O3 cu o dimensiune a particulelor de 10-100 nm. În tehnologia PCS, o soluție apoasă de Al(NO3)3 este alimentată în duza plasmatron. În picăturile de soluție apar gradienți de temperatură extrem de înalți și are loc un proces foarte rapid de sinteză și cristalizare a Al2O3. Particulele de pulbere au o formă sferică și o dimensiune de 0,1-1 μm.

Slide 89

Înainte de turnare, pulberile de Al2O3 sunt calcinate la o temperatură de 1500°C pentru a le deshidrata și a le transforma într-o α-modificare stabilă și mai densă. Apoi, alumina și electrocorindonul sunt zdrobite până la particule de 1–2 μm în mori cu bile și vibrații. Turnarea produselor din corindon se realizează prin turnare din suspensii apoase, turnare prin injecție, presare statică uniaxială, presare hidrostatică, presare la cald. Slipurile aluminoase se lichefiază atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline și există anumite intervale de pH care corespund cu cea mai mare lichefiere. Înainte de turnare, barbotina pregătită este evacuată la o presiune reziduală de 15–20 mm Hg. Produsele sunt turnate în forme de ipsos. Produsele turnate sunt uscate la temperatura camerei. Turnarea este utilizată pentru a forma produse de corindon cu pereți subțiri de forme complexe care nu suferă solicitări mecanice semnificative în timpul funcționării.

Slide 90

Pentru a forma produse din Al2O3 de formă simplă, de exemplu, bucșe, inserții de tăiere, duze, matrițe, se utilizează presare statică uniaxială în matrițe metalice. În acest caz, la pulbere se adaugă un plastifiant, cel mai adesea cauciuc, într-o cantitate de 1-2% în greutate. Metoda de presare hidrostatică face posibilă obținerea semifabricatelor ceramice de dimensiuni mari de forme complexe. Distribuția uniformă a densității în compact are un efect benefic asupra uniformității contracției în timpul sinterizării. Cele mai durabile produse din Al2O3 sunt produse prin presare la cald (HP) în matrițe de grafit acoperite cu BN și presare izostatică la cald (HIP) în gazostate. În acest caz, compactarea pulberii în produs și sinterizarea au loc simultan. Presiunea de presare este de 20–40 MPa, temperatura de sinterizare este de 1200–1300°C. Metodele GP și GIP sunt complexe din punct de vedere tehnologic și consumatoare de energie.

Slide 91

Sinterizarea ceramicii de corindon este în majoritatea cazurilor în fază solidă. Temperatura de sinterizare depinde de dispersia și activitatea pulberilor inițiale, de condițiile de sinterizare și de tipul și cantitatea de aditivi. Dimensiunea maximă a particulelor de pulbere de Al2O3 nu trebuie să depășească 3–5 µm. Temperatura de sinterizare este în intervalul 1700-1850°C. Pulberile de Al2O3 ultra și nanodispersate, ca urmare a energiei de suprafață ridicate și a defectiunii, pot fi sinterizate la o densitate mare (0,95) la o temperatură de 1600°C. În multe cazuri, în încărcătura de corindon sunt introduși diverși aditivi. Adăugarea de TiO2 reduce temperatura de sinterizare a corindonului la 1500–1550°C. În acest caz, se formează o soluție solidă de TiO2 în Al2O3, care provoacă distorsiunea rețelei cristaline de corindon, sinterizarea activă și recristalizare. Adăugarea de 0,5–1% MgO inhibă recristalizarea: dimensiunea cristalelor ceramice sinterizate nu depășește 2–10 μm. Structura cu granulație fină a corindonului cu adaos de MgO îmbunătățește proprietățile mecanice ale corindonului. Nu se observă o scădere a temperaturii de sinterizare a corindonului cu introducerea de MgO.

Slide 92

Proprietățile ceramicii corindonului

Slide 93

Domenii tradiționale de aplicare a ceramicii de corindon: refractare, industria chimică, inginerie electrică și radio. Odată cu apariția noilor tehnologii pentru producerea pulberilor inițiale, a produselor de turnare și sinterizare, domeniul de aplicare al ceramicii de corindon sa extins semnificativ. În prezent, ceramica de înaltă rezistență pe bază de Al2O3 este utilizată pentru fabricarea produselor structurale utilizate în inginerie mecanică, aviație și tehnologia spațială. Corindonul este principalul material în tehnologia ceramicii minerale, care este utilizat pentru finisarea fontei și a unor oțeluri. Baza ceramicii minerale este Al2O3 sau amestecul acestuia cu carburi, nitruri etc.

Slide 94

Proprietățile fizico-mecanice ale ceramicii instrumentale pe bază de Al2O3

Slide 95

Ceramica pe bază de dioxid de zirconiu O caracteristică a dioxidului de zirconiu este polimorfismul acestuia. ZrO2 pur se află în fază monoclinică la temperatura camerei și suferă transformări de fază atunci când este încălzit. Tranziția t-ZrO2↔c-ZrO2 este de natură difuziune și joacă un rol foarte important în producerea așa-numitului dioxid de zirconiu parțial stabilizat. Transformarea m-ZrO2↔t-ZrO2 se desfășoară conform mecanismului martensitic și este însoțită de modificări volumetrice de 5–9%. Prin urmare, este imposibil să se obțină produse compacte din ZrO2 pur.

Slide 96

Pentru a crește stabilitatea fazei t, în ZrO2 se introduc aditivi de oxizi stabilizatori: MgO, CaO, Y2O3 Fig. 5. Diagrama de stare a sistemului ZrO2-Y2O3: T0 – temperatura de tranziție m-ZrO2↔t-ZrO2

Slide 97

Pe lângă formarea de soluții solide pe bază de ZrO2, se folosește o altă metodă pentru a stabiliza modificarea la temperatură înaltă t-ZrO2 într-o matrice de corindon dur.

Slide 98

Efectul de întărire prin transformare a ceramicii cu zirconiu se realizează atunci când materialul sinterizat conține particule de t-ZrO2 care se pot transforma în m-ZrO2. Fisurile care apar în timpul încărcării se propagă în material până când particulele de t-ZrO2 apar în fața lor. O astfel de particulă, situată în stare comprimată (într-o matrice de corindon) sau în stare legată coerent cu matricea (dacă c-ZrO2 predomină în compoziția materialului), este rezistentă la tranziția t→m chiar și la temperaturi scăzute. . Odată ajunsă în câmpul de stres la vârful unei fisuri care se propagă, particula primește energie suficientă pentru transformare. Astfel, energia fisurii care se propagă se transformă în energia tranziției t→m și creșterea catastrofală a fisurii se oprește.

Slide 99

Fisura t-ZrO2 t-ZrO2→m-ZrO2 Matrice (-Al2O3, c-ZrO2, etc.) Schema de intarire prin transformare a ceramicii cu zirconiu

Slide 100

Principalele tipuri de structuri ale ceramicii cu zirconiu: a – CSZ, b – ZTA, c – PSZ, d – TZP

Slide 101

1. Zirconiu stabilizat CSZ: soluție solidă cubică pe bază de ZrO2. Pentru a vinde acest material, cantitatea de aditiv MgO, CaO trebuie să fie mai mare de 15-20 mol.%, Y2O3 - mai mult de 10 mol.%. CSZ are caracteristici de rezistență scăzută: σ îndoiți nu mai mult de 250 MPa și K1s până la 3 MPa/m0,5 și este utilizat ca material refractar, precum și în tehnologia electroliților solidi. 2. Ceramica întărită cu dioxid de zirconiu ZTC (Zirconia Toughened Ceramic): particulele de t-ZrO2 dispersate sunt distribuite în matricea ceramică și sunt stabilizate prin tensiuni de compresiune. Cele mai importante compoziții din punct de vedere tehnic sunt Al2O3-ZrO2 (ZTA: Zirconia Toughened Alumina), care sunt utilizate în principal ca materiale pentru scule. Caracteristicile mecanice optime se realizează cu un conținut de ZrO2 de aproximativ 15% vol.: σben până la 1000 MPa și K1s până la 7 MPa/m0,5.

Slide 102

3. Dioxid de zirconiu parțial stabilizat PSZ (Partially Stabilized Zirconia). Se formează prin adăugarea de oxizi Mg, Ca, Y etc. la ZrO2 În timpul sinterizării în regiunea de omogenitate a fazei cubice, se formează granule mari de c-ZrO2 (60 µm). După recoacere, în regiunea cu două faze apar particule tetragonale, asociate coerent cu faza cubică. În sistemele ZrO2-MgO(CaO), dimensiunea particulelor t ar trebui să fie mai mică de 0,25 µm. Conținutul de volum al fazei t este de aproximativ 40%. PSZ are K1c până la 10MPa/m0.5 și σbend până la 1500MPa. 4. Policristale de zirconiu tetragonal (TZP). Acest material este vândut în sisteme ZrO2–Y2O3. Sinterizarea are loc în regiunea de omogenitate a fazei t, urmată de călire. TZP are un σben de până la 2400 MPa cu K1 de aproximativ 15 MPa/m0,5 și este utilizat în producția de produse pentru scopuri structurale și instrumentale.

Slide 103

Tehnologie ceramică cu zirconiu Pre-măcinare UDP pentru a zdrobi microsferele. Turnarea pulberilor de ZrO2 prin presare statică uniaxială și presare în hidrostate la o presiune de 400–600 MPa. Sinterizarea la o temperatură de 1500–2000°C, în funcție de tipul și cantitatea de oxid stabilizator. Tratament termic - recoacere la 1400–1500°C pentru a izola incluziunile dispersate de consolidare ale fazei t. La fabricarea produselor din ZrO2 tetragonal, întărirea este utilizată la o temperatură de sinterizare de 1600°C. Produsele din ZrO2 produse prin metodele GP și HIP au cele mai înalte caracteristici de rezistență.

Slide 104

Aplicații ale ceramicii cu zirconiu În mod tradițional, ceramica pe bază de ZrO2 a fost folosită în industria metalurgică pentru a face creuzete pentru topirea metalelor. Astăzi, ceramica cu zirconiu este unul dintre cele mai promițătoare materiale ceramice pentru scopuri structurale și instrumentale și este folosită în tehnologia de producere a pieselor pentru turbine cu gaz și motoare diesel, unități de frecare, inele de etanșare a pompelor, elemente de supapă de închidere, duze pentru camere de pulverizare, matrițe de trefilare și scule de tăiere. Ceramica pe bază de ZrO2 este, de asemenea, utilizată în medicină pentru fabricarea de implanturi în țesutul osos.

Slide 105

Ceramica tehnică fără oxizi Ceramica fără oxizi este materiale policristaline pe bază de compuși ai nemetalelor din grupele III–VI ale sistemului periodic de elemente, excluzând oxigenul, împreună cu metalele de tranziție care au straturi electronice nefinisate. Pe baza structurii lor cristaline, ceramica lipsită de oxizi formează două clase principale: 1. Ceramica metalică: compuși ai nemetalelor de mai sus cu metale de tranziție, având o structură de fază interstițială. 2. Ceramici nemetalice: compuși ai B, C, N, Si, calcogeni (cu excepția O) între ei, precum și cu unele metale de tranziție. Au o structură cristalină complexă cu un tip covalent de legătură interatomică.

Slide 106

Metaloceramice Carburi și nitruri Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W. Condiția de formare a fazei interstițiale este determinată de regula lui Hagg: rX:rMe

Slide 107

Diferența dintre fazele interstițiale și soluțiile solide este că acestea din urmă se formează la concentrații semnificativ mai mici de carbon și azot, de exemplu, ferită și austenită, și au o rețea cristalină metalică, în timp ce fazele interstițiale formează o rețea diferită de rețeaua metalică. În acest sens, fazele de încorporare pot fi considerate un tip de compus chimic. În același timp, fazele interstițiale au zone largi de omogenitate, de exemplu, TiC poate conține de la 20 la 50% mol; carbon, care nu este tipic pentru compușii chimici.

Slide 108

Carburele metalice de tranziție Cele mai utilizate în industrie sunt WC, TiC, TaC și ZrC. Interesul pentru aceste materiale se datorează durității lor foarte mari (de la 20 la 35 GPa), pe care o păstrează până la temperaturi de peste 1000°C. Motive pentru duritatea mare a carburilor: Metalele care formează carburi au puncte de topire foarte ridicate și au plasticitate scăzută, de exemplu. forțele legăturilor interatomice ale acestor metale sunt foarte mari. 2. Inhibarea dislocărilor de către atomi de carbon și reducerea plasticității. De exemplu, în rețeaua fcc a TiC și TaC, atomii de carbon sunt situați paralel cu planurile de alunecare (111), în rețeaua hcp a WC - paralel cu (001). Cu duritate mare, carburile sunt destul de fragile.

Slide 109

Carburele metalice de tranziție nu există în natură, așa că prima etapă în tehnologia lor este sinteza. Pulberile de carbură se obțin fie prin sinteza directă a carbonului și a metalului după formula Me+C→MeC, fie prin reducerea metalului din oxid cu carburare simultană. A doua metodă este de preferat, deoarece oxizii metalelor corespunzătoare sunt mult mai ieftini decât pulberile de metale pure.

Slide 110

În general, procesul de obținere a pulberilor de carbură are loc după următoarea schemă: pulberea de oxid a metalului corespunzător se amestecă cu funingine sau cocs zdrobit și se încălzește la temperatura la care are loc carburarea. De exemplu, pentru carbura de titan procesul are loc conform reacției: t=2100-2300°C TiO2+3C=TiC+2CO. Pulberile rezultate sunt zdrobite, cernute, amestecate cu componentele necesare, presate în produse care sunt sinterizate la temperaturi adecvate.

Slide 111

În forma lor pură, carburile în cauză își găsesc o utilizare foarte limitată. Acest lucru se datorează în primul rând problemelor tehnologice în producerea produselor compacte, de exemplu, pentru a sinteriza un produs din TiC, care are un punct de topire de 3200°C, este necesară o temperatură de sinterizare de cel puțin 2500°C. În al doilea rând, după cum sa menționat deja, carburile pure sunt foarte fragile. Carburele metalice de tranziție sunt utilizate în principal în producția de scule ca parte a aliajelor dure. Calitățile standard de aliaje dure sunt realizate pe baza de tungsten, titan și carburi de tantal. Cobaltul, nichelul și molibdenul sunt utilizați ca lianți. Aliajele dure sunt produse folosind metode de metalurgie a pulberilor prin sinterizare în fază lichidă.

Slide 112

Slide 113

Aliaje dure fără wolfram Marcaj BVTS: formator de carbură (B - tungsten, T - titan, a doua literă T - tantal), liant (K ​​- cobalt). Procentul de masă al liantului este ultimul număr. În aliajele cu două și trei carburi, numărul din mijloc indică procentul de masă al carburilor de titan și tantal. În BVTS, figura arată procentul de masă totală a liantului Ni+Mo.

Slide 114

Aliajele dure sunt produse sub formă de plăci: lipite (lipite), multifațetate, matrițe, matrițe etc. Plăcile cu mai multe fațete sunt produse atât din grade standard de aliaje dure, cât și din aceleași aliaje cu acoperiri superdure monostrat sau multistrat de TiC , TiN, etc. Plăci cu acoperiri au o durabilitate sporită. La desemnarea plăcilor din clase standard de aliaje dure acoperite cu nitruri de titan, se adaugă marcajul literelor KIB (metoda de acoperire prin bombardare cu ioni de condensare). De asemenea, carburile luate în considerare sunt utilizate pe scară largă ca material pentru aplicarea unor acoperiri rezistente la coroziune și uzură pe piese. De exemplu, acoperirile TiC sunt folosite pentru a proteja suprafețele echipamentelor din industria chimică, iar acoperirile WC sunt aplicate pe arborii elicei navelor.

Slide 115

Nitrururile metalelor tranziționale Dintre toate nitrururile metalelor tranziționale, TiN și ZrN sunt cele mai utilizate în tehnologie. La fel ca carburile, nitrururile au puncte de topire foarte ridicate. Duritatea nitrurilor este oarecum inferioară celei a carburilor, de exemplu, ZrN are o microduritate de aproximativ 25 GPa. Motivul durității ridicate a nitrururilor, precum și a carburilor, se datorează caracteristicilor structurale ale fazelor interstițiale. Nitrururile sunt substanțe sintetice. Pulberile de nitrură se obțin prin sinteza directă a metalului cu azot prin nitrurarea pulberilor metalice la temperaturi corespunzătoare: 2Me+N2→2MeN. Nitrururile sunt, de asemenea, obținute prin reacția metalelor cu amoniac și alte metode, inclusiv depunerea de vapori.

Slide 116

Nitrururile de metal de tranziție sunt utilizate în principal ca aditivi pentru aliajele speciale, precum și materiale pentru aplicarea acoperirilor rezistente la uzură. În producția de scule, metoda de pulverizare cu plasmă ionică a straturilor de TiN și (Zr,Hf)N pe o varietate de scule de tăiere a devenit foarte răspândită. ZrN este utilizat pentru a acoperi electrozii bujiilor motorului cu ardere internă pentru a le îmbunătăți caracteristicile de performanță. Plăcile TiN și ZrN sunt folosite în tehnologia rachetelor pentru a proteja corpurile rachetelor și navele spațiale.

Slide 117

Ceramica fără oxizi nemetalici Ceramica fără oxizi nemetalici include materiale pe bază de boruri ZrB2, CrB2, TiB2, carburi B4C, SiC și unele metale tranziționale, nitruri BN, Si3N4, AlN, siliciuri, fosfuri, arseniuri și calcogenuri (cu excepția oxizi). Ceramica pe bază de fosfuri, arseniuri și calcogenuri nu sunt luate în considerare în curs din cauza utilizării lor limitate în inginerie mecanică modernă. Cele mai promițătoare ceramice pentru aplicații structurale sunt cele pe bază de SiC, Si3N4 și AlN - compuși cu o mare proporție de legături covalente, ale căror cristale sunt caracterizate de solicitări Peierls semnificative. În astfel de cristale, mișcarea dislocațiilor este dificilă, astfel încât acești compuși își păstrează rezistența până la temperaturi foarte ridicate.

Slide 118

Cea mai potrivită este utilizarea SiC, Si3N4 și AlN în locul metalelor în construcția motoarelor. Acest lucru se datorează faptului că transformarea din ceramică a fluxului unui motor cu turbină cu gaz (GTE) și creșterea temperaturii sale de funcționare la 1400°C și mai mult va crește eficiența de la 26 la 45%. Prin utilizarea ceramicii într-un motor diesel, acesta poate fi nerăcit, reducând greutatea și sporind eficiența. Fezabilitatea utilizării ceramicii pentru construcția motoarelor se explică nu numai prin rezistența ridicată la căldură, ci și prin faptul că, datorită rezistenței sale mai mari la coroziune în comparație cu metalele, se poate folosi combustibil de calitate scăzută. Utilizarea ceramicii pentru fabricarea pieselor de motor reduce costul acestora, ceea ce se datorează costului scăzut al ceramicii în comparație cu Ni, Cr, Co, Nb etc.

Slide 119

Ceramica pe bază de SiC Carbură de siliciu (carborundum) SiC este singurul compus de siliciu și carbon. Acest material este extrem de rar în natură. Există în două modificări: α-modificare politipică hexagonală (aproximativ 20 de structuri), β cubică. Tranziția β-SiC→α-SiC are loc la aproximativ 2100°C. Peste 2600–2700°C α-SiC sublimează. SiC pur de compoziție stoechiometrică este incolor. Când conținutul de siliciu este depășit, SiC devine verde și carbonul devine negru. Proprietățile SiC: Hμ până la 45 GPa, σben până la 700 MPa, Тр2000°С. La temperatura camerei, distrugerea SiC este transgranulară și are caracter de clivaj. La 1050°C, natura distrugerii devine intercristalină.

Slide 120

SiC este rezistent la toți acizii, cu excepția HF și HF+HNO3. SiC este mai puțin rezistent la alcalii. S-a stabilit că SiC este umezit de metale din grupa fierului și mangan. La fabricarea produselor abrazive, refractare și a încălzitoarelor electrice din SiC, materiile prime sunt silice (nisip de cuarț) și cocs. Sunt încălzite la temperaturi ridicate în cuptoare electrice, realizându-se sinteza prin metoda Acheson: SiO2+3C=SiC+2CO2. În jurul elementului de încălzire (miez) există o zonă a produsului sintetizat, iar în spatele acestuia există zone de cristale de puritate scăzută și componente nereacționate. Produsele obținute în cuptor sunt separate în aceste zone, zdrobite, prelucrate și obținute ca pulbere de carbură de siliciu de uz general. Dezavantajul acestor pulberi de SiC este contaminarea lor ridicată cu impurități.

Slide 121

Pentru a obține ceramică structurală, este necesar să se utilizeze pulberi de SiC de înaltă puritate, omogene, foarte dispersate, care se obțin prin metoda de sinteză: Si metalurgic original este zdrobit și măcinat, spălat de impuritățile în acid și măcinat. Sinteza SiC se realizează într-un reactor prin alimentarea cu Si în duze speciale, gaz - propan: t>1100°C 3Si+C3H8=3SiC+4H2. Produsele din SiC sunt turnate prin presare, extrudare și turnare prin injecție. Tehnologia ceramicii cu carbură de siliciu utilizează de obicei presarea la cald, reacția și sinterizarea activată.

Slide 122

Metoda GP face posibilă obținerea ceramicii pe bază de SiC de înaltă rezistență. Presarea se realizează de obicei în matrițe din grafit sau nitrură de bor la presiuni de 10-50 MPa și temperaturi de 1700-2000 ° C. GP face posibilă obținerea numai a produselor de forme destul de simple și dimensiuni relativ mici. Produsele de forme complexe cu densitate mare sunt produse prin presare izostatică la cald (HIP). Metoda de sinterizare activată permite SiC să fie sinterizat la o densitate de peste 90% datorită adăugărilor de B, C, Al, datorită formării unui strat de difuzie pe suprafața particulelor.

Slide 123

Metoda de sinterizare prin reacție permite efectuarea procesului la temperaturi mai scăzute și obținerea de produse de forme complexe. Pentru a obține așa-numita carbură de siliciu „autolegată”, compactele de SiC și carbon sunt sinterizate în prezența siliciului. În acest caz, se formează SiC secundar și SiC recristalizează prin topitura de siliciu. Ca rezultat, se formează materiale neporoase care conțin 5-15% siliciu liber într-o matrice de carbură de siliciu. Sinterizarea cu reacție este un proces economic datorită utilizării de echipamente termice ieftine, temperatura de sinterizare este redusă de la 1600–2000°C utilizate în mod obișnuit la 1100–1300°C.

Slide 124

Metoda de sinterizare cu reacție este utilizată la producerea elementelor de încălzire cu carbură de siliciu. SiC este un termistor, adică își schimbă rezistența sub influența temperaturii. SiC negru are o rezistență ridicată la temperatura camerei și un coeficient de rezistență negativ la temperatură. SiC verde are o rezistență inițială scăzută și un coeficient de temperatură ușor negativ, care devine pozitiv la temperaturi de 500–800°C. Elementele de încălzire cu carbură de siliciu (SCH) sunt de obicei o tijă sau un tub care are o parte de lucru mijlocie cu o rezistență electrică relativ mare (zonă „fierbinte”) și ieșire („rece”) se termină cu o rezistență electrică mai mică care nu se încălzește în timpul funcţionarea cuptorului.

Slide 125

Industria produce două tipuri de elemente de încălzire din SiC: 1. Carborundum. Au o tijă de lucru și două cabluri de contact mai scurte separate sub formă de tije de carborundum impregnate cu metal. 2. Silit. Încălzitoare cu capete de ieșire îngroșate (manșete). Încălzitoarele de carborundum compozite sunt formate din pulbere de SiC verde cu granulație grosieră cu adăugare de negru de fum (1,5%) și sticlă lichidă, apoi arse într-un amestec de cărbune-nisip la o temperatură de aproximativ 2000°C. Încălzitorul este pre-acoperit cu o pastă conductivă constând din cocs, grafit și nisip de cuarț. Produsul este sinterizat prin încălzire electrotermală directă în cuptoare speciale prin trecerea unui curent de 80–100 AV prin piesa de prelucrat timp de 40–50 de minute.

Slide 126

Încălzitoarele de silit sunt extrudate dintr-un amestec de SiC cu granulație fină, negru de fum (20%) și rășină fenol-formaldehidă. Partea de lucru și manșetele sunt formate separat. Compoziția părții manșetei este concepută pentru o conductivitate ridicată și conține aproximativ 40% Si. Când încălzitoarele de silit sunt sinterizate, carbonul și siliciul prezent în masă sunt transformate în SiC „secundar” prin mecanismul de sinterizare de reacție. Un amestec de nisip măcinat, cocs de petrol și carbură de siliciu este folosit ca umplutură. Acest amestec, la o temperatură de 1800–2000°C, eliberează siliciu vaporos și CO, care pătrund în piesa de prelucrat și reacționează cu Si și C solid. În același timp, carbura de siliciu secundară este sintetizată prin reacția siliciului conținut în sarcină. cu carbon.

Slide 127

Materialele pe bază de SiC au început să fie utilizate mult mai devreme decât materialele pe bază de Si3N4, AlN, B4C și BN. Deja în anii 20 se foloseau refractare din carbură de siliciu cu un liant de dioxid de siliciu (90% SiC + 10% SiO2), iar în anii 50, duzele rachete erau fabricate din carbură de siliciu cu un liant de nitrură de siliciu (75% SiC + 25% Si3N4). ). În prezent, ceramica pe bază de carbură de siliciu este utilizată pentru fabricarea inelelor de etanșare pentru pompe, compresoare, malaxoare, rulmenți și manșoane de arbore, supape de dozare și control pentru medii corozive și abrazive, piese de motor și conducte metalice pentru metale lichide. Au fost dezvoltate noi materiale compozite cu o matrice de carbură de siliciu.

Vizualizați toate diapozitivele