Другие виды технической керамики.
Нитрид бора BN используется как огнестойкий смазочный материал, изделия из него термостойки. Спеченный нитрид бора хороший диэлектрик при 1800°C в бескислородной среде. Наиболее чистый нитрид бора применяется в качестве материала обтекателей антенн и электронного оборудования летательных аппаратов. Другой модификацией является алмазоподобный нитрид бора с кубической структурой, называемый эльбором. Его получают при высоком давлении и температуре 1360°C в присутствии катализатора. Плотность эльбора 3450кг/м3, температура плавления 3000°С. Он является заменителем алмаза, стоек к окислителю до 2000 °С (алмаз начинает окисляться при температуре 800 °С).
Дисилицид молибдена MoSi2 используется наиболее широко в качестве стабильного электронагревателя в печах при температуре 1700°C в течение нескольких тысяч часов. Из спеченного MoSi2 изготавливают лопатки газовых турбин, сопловые вкладыши двигателей; его используют как твердый смазочный материал для подшипников, для защитных покрытий тугоплавких металлов от высокотемпературного окисления.
Дисульфид молибдена MoS2 имеет высокие антифрикционные свойства. Его применяют в качестве сухого вакуум стойкого смазочного материала. Рабочие температуры на воздухе от 150 до 435°C, в вакууме до 1100°C, в инертной среде до 1540°С. Дисульфид молибдена электропроводен, немагнитен, стоек к радиации, воде, инертным маслам и кислотам, кроме крепких HCl, HNO3 и царской водке. При температуре выше 400°C начинается процесс окисления с образованием оксидной пленки, а при 592°C образуется MoC3, являющейся абразивом.
|
|
|
Керамические детали с оксидами бериллия и урана применяются в ядерных реакторах, с карбидами бора – в легковесной броне и газовых подшипниках. Карбид калия используется для изготовления нагревателей, огнеупоров и абразивов.
Порошки и изделия из алюмомагниевой шпинели, обладают химической стойкостью в агрессивных средах, высокой радиационной стойкостью, радиопрозрачностью, рабочими температурами, до 2100°C, плотностью 3,6 г/см3, открытой пористостью 0 - 0,2 %, прочностью при изгибе 150 - 250 МПа. Керамика на основе порошков используется в атомной энергетике, металлургии как конструкционный материал, для футеровки. Для электротехнической промышленности изготовляют изоляторы, прокладки, подложки.
Резюме.
Под керамикой понимают любые поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков природного или искусственного происхождения. Перспективность керамики обусловлена многими факторами, среди которых наиболее важны следующие: многообразие свойств керамики, доступность и относительно низкая стоимость сырья, экологичность, коррозионная стойкость. В структуре керамики выделяют три фазы: кристаллическую, стекловидную и газовую.
|
|
|
Из глинистого сырья создаются такие виды керамики как фарфор, фаянс, гжель, другие виды художественной керамики, огнеупорные материалы.
Керамику на основе технического сырья подразделяют на кислородосодержащую и бескислородную. Керамику также классифицируют по её свойствам и областям применения. Выделяют высокотехнологичную керамику, керамику с электрическими, химическими функциями, керамические материалы для ядерной энергетики, пьезокерамические материалы, конструкционную керамику. Характеризуются керамические материалы, созданные на основе глинозема, кислородосодержащей и бескислородной керамики.
Вопросы для самопроверки.
1. Как возникло понятие керамики и трансформировалось понятие во времени? Что сейчас понимают под керамикой?
2. В чем преимущества керамики по сравнению с металлическими материалами?
3. По каким признакам, и на какие группы может быть классифицирована керамика?
4. Какие виды используются для создания керамики?
5. Какие осадочные породы являются глинами?
6. Какими основными минералами образованы глины?
|
|
|
7. Чем каолин отличается от каолинита?
8. Какие свойства присущи пластичным материалам?
9. В каких температурных интервалах спекаются глины, и от каких факторов зависит температура спекания?
10. Какие химические соединения являются пигментами глин, и какие цвета глинам они придают?
11. На основе, каких технических оксидов созданы керамические изделия? Какими свойствами обладает такая керамика?
12. Назовите виды керамики, созданной на основе бескислородного сырья, и какие свойства проявляет такая керамика?
13. Из каких основных фаз (агрегатных состояний) состоит керамика, и какое влияние каждая из них оказывает на свойства керамики?
14. В каких пределах находится плотность керамики? Какие компоненты керамики увеличивают плотность?
15. Для каких видов техники имеет значение величина электрической прочности керамики?
16. В чем основная причина растрескивания керамики в циклах замораживания и оттаивания?
17. В чем заключаются основные признаки фарфора?
18. Из каких основных компонентов состоит фарфор? Каков его химический состав?
19. Чем покрывают фарфоровые изделия?
20. В чем состоит отличие фаянса от фарфора? В каких областях используется фаянс?
|
|
|
21. Для каких технических областей значимы огнеупорные свойства керамики? Какие глинистые материалы используют как огнеупорные?
22. Почему высокотехнологическая керамика развивается наиболее высокими темпами?
23. Какие керамические материалы используются в ядерной энергетике?
24. В каких областях и при производстве, каких изделий используется высокоглиноземистая керамика?
25. Какие отличительные свойства проявляет керамика из нитрида и карбида кремния?
Глава 8. Стекло.
Не право о вещах те думают, Шувалов,
Которые стекло чтут ниже минералов,
Приманчивым лучом, блистающим в глаза:
Не меньше пользы в нем, не меньше в нем краса.
М.В.Ломоносов
Цель изучения темы стекло состоит в формировании компетенций в области стеклообразных материалов: состава стёкол, особенностей аморфной структуры стёкол, физико-химических свойств, областей применения.
Задачи:
- понять закономерность: история развития стекла – история формирования знаний о стекле;
- уяснить характеристики аморфной структуры стекла, стеклообразователи и модификаторы;
- усвоить отличительные особенности стекла как материала; физико-химические свойства стёкол;
- ознакомиться с видами стёкол.
Определение стекла.
Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым. (Комиссия по терминологии АН СССР).
История стекла.
Гай Плиний Старший, естествоиспытатель и историк античного мира, живший в I веке, описывает такой случай.
Однажды, в очень давние времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз добытой в Африке природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней, они обложили костер большими кусками соды. Поутру, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд, как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен, как вода. Это было стекло.
Стекло известно человеку с древнейших времён. Наконечники стрел, ножи, изготовленные первобытным человеком из природного вулканического стекла обсидиана, найдены в самых различных местах земного шара. Получение стекла было, вероятно, случайным. Примером такой возможности является образование стекла в результате расплавления золы при пожаре зернохранилищ. Производство стекла в Древнем Египте началось около 3000 лет до н. э. Из стекла делались различные украшения, амулеты. Цилиндр из светло-голубого стекла прекрасного качества, найденный в Тель-Асмаре, близ Багдада, сделан в середине 3-го тысячелетия до нашей эры. Плотность стекла составляет 2,463 г/см3, показатель преломления 1,515, в нём нет неоднородностей и посторонних включений.
Стекольные производства существовали в Египте, в странах Ближнего Востока, в частности в Сирии и Финикии, а также в Причерноморье. С древних времён стекло было известно в Китае, где в 5 – 3 веках до нашей эры стеклянные изделия появляются уже в довольно большом количестве.
При некоторых достижениях древнего стеклоделия техника была примитивна и на протяжении многих столетий переживала период застоя. Высоких температур получать не умели, плавку стекла вели в небольших глиняных тигельках, стекло получалось не проваренным, часто непрозрачным и в очень малых количествах. Ассортимент изделий ограничивался мелкими туалетными украшениями: бусами, серьгами, браслетами, застёжками, амулетами, флакончиками для ароматических веществ.
Переворот в технологии стеклоделия был вызван на рубеже нашей эры изобретением метода выдувания полых стеклянных изделий. Тогда стали уверенно получать прозрачное стекло, выплавлять его сразу в значительных количествах, научились изготовлять выдуванием красивые сосуды относительно большого размера и самой разнообразной формы. Существенно расширился ассортимент стеклянных изделий. Появились стеклянные кубки, вазы, бокалы, блюда, туалетные флаконы, детали осветительных приборов.
На Руси стеклоделие было значительно развито в домонгольский период. В Киеве, в слоях XI—XIII вв., раскопками вскрыты большие стекольные мастерские, в частности мастерские стеклянных браслетов, бывших тогда модным женским украшением во всех русских городах.
В 1615 в Англии предлагается способ использования угля в качестве топлива для стекловаренных печей. Это даёт возможность получать при высоких температурах тугоплавкое и термостойкое стекла. В 70-х годах 17 века в Англии предложен состав стекла с окисью свинца, что повысило показатель светопреломления. В Чехии начинают изготовлять толстостенные сосуды из стекла со значительным содержанием кальция. По своей бесцветности и чистоте это стекло напоминало горный хрусталь и под названием богемского хрусталя, получило широчайшую известность.
На Руси новый этап развития стеклоделия начинается с XVII в., когда близ Можайска был построен (1635) шведом Елисеем Коэтом первый в России стекольный завод. В 1668 построен Измайловский завод под Москвой, а затем Ямбургские заводы на котором изготовляли высококачественные стаканы, графины, фляги, рюмки, кувшины. Государственный стекольный завод создан Петром I на Воробьевых горах в первые годы XVIII века. В 1748 М.В. Ломоносов организовал при Петербургской академии наук лабораторию, в которой проводил опыты с окрашиванием стекла, лично варил смальту. Ломоносов сам и его ученики выполнили ряд мозаичных произведений, в числе которых грандиозная цветная мозаичная картина «Полтавская баталия» (1762—1764).
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 492; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!