Керамические материалы с химическими функциями.
Учитывая, что в виде плотной, пористой или порошкообразной керамики могут быть приготовлены практически любые неорганические вещества, естественно следует ожидать большого многообразия их химических свойств и обусловленных этим химических функций. Вместе с тем химическая специфика керамики нередко проявляется в изменении физических свойств. Например, хемосорбция различных газов на поверхности керамики сопровождается пропорциональным изменением ее электропроводности, что позволяет определить концентрацию тех или иных компонентов газовой смеси. На этом принципе основано действие большого числа созданных в последнее время газовых детекторов.
Другая область применения керамики, основанная на ее химической специфике, связана с развитием мембранной технологии. Мембраны позволяют избирательно выделять и концентрировать разнообразные вещества. Керамические мембраны более стойкие, чем мембраны из полимеров, которые неспособны противостоять экстремальным температурным и химическим воздействиям. Переход к керамическим мембранам, позволит значительно расширить области их применения с одновременным снижением энергетических затрат. Перспективно селективное извлечение диоксида серы из отходящих газов химических заводов и тепловых электростанций. Если совместить процессы мембранного извлечения диоксида серы с получением серной кислоты, то можно создать экологически менее безопасные и экономически выгодные производства.
Керамические материалы для ядерной энергетики.
Развитие атомной энергетики привлекло первостепенное внимание к материалам, обеспечивающим нормальное функционирование и защиту ядерных реакторов различного типа, начиная от традиционных, работающих на медленных нейтронах, и кончая термоядерными. Среди этих материалов видное место занимает специальная керамика. В ядерных энергетических установках керамика используется в качестве теплоизоляции (А12О3, SiO2), ядерного топлива (UO2, PuO2), материалов регулирующих узлов (В4С, Sm2O3), замедляющих и отражающих материалов (BeO, ZrO2, Be2C), материалов нейтронной защиты (В4С, НfО3, Sm2O3), электроизоляции в активной зоне (А12О3, MgO), оболочек тепловыделяющих элементов (SiC, Si3N4).
В термоядерной энергетике керамика широко используется для тепловой и электрической изоляции первой стенки плазменной камеры (SiC, Si3N4), ограничения плазмы (SiC, A12O3, В4С), для нейтронной защиты (бланкеты из LiAlO2, Li2SiO3, Li2O), в качестве материала для окон разночастотного нагрева плазмы (А12О3,ВеО).
Конструкционная керамика.
Значительная часть функциональной керамики, одновременно относится и к конструкционной, поскольку в процессе эксплуатации подвергается механическим нагрузкам. Например: футеровка печей, лотки для разлива металла, тигли, заполняемые расплавленным металлом, керамические кольца, уплотнители, втулки, другие изделия..
Крупномасштабное применение керамики в сложных конструкциях, подобных металлическим, сдерживается из за её основного недостатка - хрупкости. По другим основным эксплуатационным параметрам (термостойкости, твердости, коррозионной стойкости, плотности, доступности и дешевизне сырья) керамика существенно превосходит металлы и сплавы. Повышенная склонность керамики к хрупкому разрушению связана с исключительно низкой подвижностью дефектов, обусловленной, прежде всего специфическим (ионно-ковалентным) характером связи в керамических структурах. Разрабатывается несколько методов направленных на уменьшения хрупкости керамики. В керамике устраняют микроскопические дефекты, которые выступают в роли центров зарождения трещин. Один из способов достижения этой цели состоит в тщательной очистке и очень тонком размоле исходного порошка и плотной его упаковке перед спеканием.
В Японии создана сверхпластичная керамика на основе тетрагональной модификации диоксида циркония, легированного 3 мол % оксида иттрия. При специфических условиях подготовки сырья и спекания получается поликристаллический материал с размером кристаллитов 0,3 мкм, который способен деформироваться, вытягиваясь под действием внешних нагрузок вдвое по сравнению с первоначальной длиной. Характерно, что после такой вытяжки керамика имеет прочность, превышающую прочность нитрида кремния. Это создает исключительные перспективы применения последнего, делая доступной обработку его такими традиционными в металлообработке приемами, как экструзия, волочение, ковка.
Постоянное модифицирование конструкционных свойств керамики, позволяет рассматривать её как один из наиболее динамично развивающихся материалов. По оценке специалистов 100 ведущих фирм Японии, перспективы применения керамических материалов на 70% связаны с их механическими, тепловыми и химическими свойствами.
К конструкционной керамике относится и часть строительных материалов подверженных нагрузкам: кирпичи, стеновые блоки, облицовочная плитка. Значительные объёмы их производства, преимущественное использование в строительной индустрии определяют рассмотрение данной группы материалов в теме строительные материалы.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 538; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!