Seramik malzemeler elde edilir. Seramik ve kompozit malzemeler

Polikristalin bir katı olarak seramikler genellikle üç ana aşamadan oluşur:

• Tanelerden oluşan kristalimsi,
• camsı (amorf) - taneler arasında yer alan katmanlar şeklinde,
• gaz - amorf fazın katmanları ile çevrelenmiş taneler arasındaki gözenekler şeklinde.

Porselen
Fayans
İnce taşlı ürünler
Majolika
Pişmiş toprak
Çömlekçilik seramikleri
Şamot seramikleri

Seramik malzemeler arasındaki temel fark, seramik ürünlerin özelliklerini belirleyen üç faz arasındaki farklı bileşim ve ilişkidir. Yapı, yani Seramik gövdenin yapısı, hammaddelerin bileşimine ve malzemenin teknolojisine bağlıdır. Yapı elemanlarının dağılımına (boyutuna) göre seramik malzemelerİnce seramik ve kaba seramik vardır. Seramik ince dağılmış tanelerden oluşuyorsa, kırığı eşitse ve parçacıklar ayırt edilemezse, bu tür bir malzeme ince seramik (öncelikle porselen, toprak, majolika vb.) olarak sınıflandırılır. Seramiğin yapısında büyük taneler gözleniyorsa, yapının kendisi heterojendir, o zaman kaba bir seramik ürünümüz vardır (şamot ürünleri, çömlek seramikleri, pişmiş toprak). Çömlekçilik ve büyük parçacıkların karışımı olmadan yüksek kaliteli kilden yapılan pişmiş toprak da böyle bir bölümün kurallarını gösteren ince seramik ürünler olarak sınıflandırılabilir.

Başlıca seramik malzeme türleri: porselen, fayans, ince taş ürünler, majolika, pişmiş toprak, çömlek seramikleri, şamot seramikleri.

Porselen bir seramik türüdür beyaz yoğun konkoidal kırılma ile seramik teknolojisinin en yüksek başarısı. Porselen yapmak için refrakter beyaz yanan kil ve kaolinler, kuvars ve feldispatlar kullanılır (plastik ve atık malzemelerin oranı 1:1'dir). Yumuşak ve sert porselenler vardır. Ayırt edici özellikleri Porselen: beyazlık, yarı saydamlık, mekanik mukavemet, sertlik, termal ve kimyasal direnç. Uygulama kapsamı: tabak ve teknik ürünlerin imalatından eşsiz sanat eserlerinin yaratılmasına kadar.

Fayans (İtalya'nın Faenza şehrinin adından) ince gözenekli bir kırılmaya sahip bir tür beyaz seramiktir. Fayans yapmak için refrakter beyaz yanan kil, kuvars ve çeşitli katkı maddeleri kullanılır. Porselenden farklı olarak opak gözenekli bir parçaya sahiptir; atıkların pişirilme sıcaklığı dökülen sıcaklığı aşıyor. Yumuşak ve sert fayanslar vardır. Uygulama kapsamı: sofra takımları, teknik ürünler, dekoratif ürünler, yapı seramikleri imalatı.

İnce taş ürünler, düzgün konkoidal kırılmaya sahip beyaz veya renkli sinterlenmiş parça ile karakterize edilen bir seramik türüdür. İnce taşlı ürünlerin imalatında refrakter ve refrakter kil kullanılır, kimyasal bileşim Oldukça geniş bir aralıkta değişen düşük sıcaklıkta ve yüksek sıcaklıkta sinterlemeli ince taş ürünler ayırt edilir. Kullanılan hammaddeye, parçanın sinterleme derecesine ve rengine ve teknolojinin özelliklerine bağlı olarak ince taşlı ürünler farklı isimlere sahiptir: yarı porselen, düşük sıcaklıkta porselen, “taş ürünler” vb. taş ürünler düşük su emilimi (%0,5...5,0) ile karakterize edilir. Uygulama alanları: sofra takımı, dekoratif ve iç mekan seramikleri imalatı.

Majolica (Majolica adasının adından), şeffaf veya donuk (opak) bir sırla kaplanmış, açık kremden kırmızı (tuğla) rengine kadar gözenekli, doğal renkli bir parçaya sahip bir seramik türüdür. Mayolika yapmak için düşük erime noktalı kil kullanılır saf formu veya inceltici ve eritici katkı maddelerinin eklenmesiyle. Çoğu zaman Mayolika ürünleri, gizlenen beyaz kil, engobe tabakasıyla kaplanır. doğal renk kırık. Mayolikanın düşük sır pişirme sıcaklığı (960–1050 ° C), dekorasyon için geniş bir renkli sır ve emaye paletinin kullanılmasına olanak tanır. Uygulama kapsamı: tabak imalatı, kaplama fayansları, dekoratif seramikler.

Pişmiş toprak (terra (İtalyanca) – toprak, cotta – yanmış), gözenekli bir parçaya sahip bir tür seramik, sırsız seramik üründür. Pişmiş toprak yapmak için, tekdüze bir renge ve nispeten yüksek bir erime noktasına sahip, yüksek kaliteli, düşük büzülmeli kil kullanılır. Bazen pişmiş toprak engobe ile kaplanır. Uygulama alanı: heykel, fayans, fayans vb. yapmak.

Çömlekçilik seramikleri, pişmiş kilin doğal renginde, nispeten yüksek gözenekli, ince taneli, genellikle sırsız seramik ürünlerdir. Bu tip seramikleri yapmak için, küçük miktarda kuvars kumu ilavesi dışında başka hiçbir bileşen kullanılmadan, yerel eriyebilir çömlek killerinden yararlanılır. Bazen ürünler bir astar veya sır tabakasıyla kaplanır. Uygulama alanı: tabak, takı, hediyelik eşya yapımı.

Şamot seramikleri, gözenekli, iri taneli, genellikle açık renkli bir parçaya sahip olan bir tür kaba seramik ürünüdür. Şamot yanmış öğütülmüş kildir. Şamot ürünlerinde şamot tanelerini bağlamak için kil kullanılır ve plastik bir kütle oluşana kadar yoğurulur. Şamot kütlelerinden küçük heykeller, yer vazoları, tuğlalar ve diğer bazı mimari seramikler yapılır.

Yukarıdakilerin hepsi seramik malzemeler Hammaddelerin bileşiminde ve dolayısıyla ürünlerin nihai kimyasal bileşiminde ve özelliklerinde ne kadar farklı olursa olsun, işlem sırasını belirleyen teknoloji ile birleştirilirler.

Esas teknoloji sistemi seramik elde etmek

1. Hammadde alımı (kil, şamot, kum vb.)
2. Kalıp malzemesinin hazırlanması
3. Kalıplama
4. Kurutma
5. Yanan

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

giriiş

Çözüm

giriiş

Seramik, metal ve polimerlerden sonra endüstride en çok kullanılan üçüncü malzemedir. Kullanım açısından metallerle karşılaştırıldığında en rekabetçi malzeme sınıfıdır. yüksek sıcaklıklar. Seramikten yapılmış parçalara, kesmeye yönelik seramik malzemelere ve bilgi aktarımı için optik seramiklere sahip taşıma motorlarının kullanılması büyük umutlar yaratıyor. Bu, pahalı ve az bulunan metallerin tüketimini azaltacaktır: kapasitörlerde titanyum ve tantal, kesici aletlerde tungsten ve kobalt, ısı motorlarında kobalt, krom ve nikel.

Seramik malzemelerin ana geliştiricileri ve üreticileri ABD ve Japonya'dır.

Teknolojide teknik seramik veya yüksek kaliteli seramik olarak kullanılan seramik malzemelerin, malzeme özellikleri açısından en yüksek gereksinimleri karşılaması gerekir. Bu özellikler şunları içerir:

Eğilme direnci;

Biyolojik uyumluluk;

Kimyasal direnç;

Yoğunluk ve sertlik (Young modülü);

Basınç dayanımı;

Elektriksel yalıtım özellikleri;

Dielektrik gücü;

Sertlik;

Korozyon direnci;

Gıda amaçlarına uygunluk;

Piezoelektrik özellikler ve dinamik özellikler;

Isı dayanıklılığı;

Termal şok ve sıcaklık dalgalanmalarına karşı direnç;

Metalizasyon (bağlama teknolojisi);

Aşınma direnci;

Isıl genleşme katsayısı;

Isı yalıtımı;

Termal iletkenlik;

Bu çeşitli özellikler, teknik seramiklerin otomotiv, elektronik, tıbbi teknoloji, enerji ve endüstriyel ekoloji endüstrilerinin yanı sıra mekanik ve ekipman imalatındaki çeşitli uygulamalarda kullanılmasına olanak tanır.

1. Seramik teknolojisi ve seramiğin sınıflandırılması

Seramik teknolojisi şu ana aşamaları içerir: başlangıç ​​tozlarının elde edilmesi, tozların konsolide edilmesi, yani kompakt malzemelerin üretilmesi, bunların işlenmesi ve ürünlerin kontrolü.

Yüksek yapısal homojenliğe sahip yüksek kaliteli seramiklerin üretiminde, parçacık boyutu 1 mikrona kadar olan başlangıç ​​malzemelerinin tozları kullanılır. Öğütme, öğütme gövdelerinin yardımıyla mekanik olarak ve ayrıca kırılmış malzemenin sıvı halde püskürtülmesi, buhar-gaz fazından soğuk yüzeylere biriktirilmesi, sıvı içindeki parçacıklar üzerinde titreşim-kavitasyon etkileri, kendiliğinden yayılan kullanılarak gerçekleştirilir. yüksek sıcaklıkta sentez ve diğer yöntemler. Ultra ince öğütme için (1 mikrondan küçük parçacıklar), titreşimli öğütücüler veya attritörler en umut verici olanlardır.

Seramik malzemelerin konsolidasyonu kalıplama ve sinterleme işlemlerinden oluşur. Aşağıdaki ana kalıplama yöntemleri grupları ayırt edilir:

1) Gözenekliliğin azalması nedeniyle tozun sıkıştırıldığı sıkıştırma basıncının etkisi altında presleme;

2) Akışkanlıklarını artıran plastikleştiriciler içeren kalıplama bileşiklerinin bir kalıbından (ekstrüzyon) çubukları ve boruları sıkarak plastik kalıplama;

3) Kalıplama için sıvı toz süspansiyonlarının kullanıldığı, herhangi bir karmaşık şekle sahip ince duvarlı ürünlerin üretimi için kayma döküm.

Preslemeden plastik kalıplamaya ve ara döküme geçildiğinde, karmaşık şekillerdeki ürünlerin üretilmesi olanakları artar, ancak ürünlerin kurutulması ve plastikleştiricilerin seramik malzemelerden çıkarılması süreci daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle, nispeten basit şekillerdeki ürünlerin imalatı için presleme ve daha karmaşık olanlar için ekstrüzyon ve kayma döküm tercih edilir.

Sinterleme sırasında bireysel toz parçacıkları monolite dönüştürülür ve seramiğin son özellikleri oluşturulur. Sinterleme işlemine gözeneklilik ve büzülmede azalma eşlik eder.

Tablo 1 ana seramik türlerinin sınıflandırılmasını göstermektedir.

Atmosfer basıncında sinterleme fırınları, sıcak izostatik presleme üniteleri (gazostatlar) ve 1500 kN'a kadar presleme kuvvetine sahip sıcak pres presleri kullanırlar. Sinterleme sıcaklığı bileşime bağlı olarak 2000 - 2200°C'ye kadar çıkabilmektedir.

Kalıplamayı sinterleme ile birleştiren ve bazı durumlarda elde edilen bileşiğin eşzamanlı kalıplama ve sinterleme ile sentezini içeren kombine konsolidasyon yöntemleri sıklıkla kullanılır.

Seramik işleme ve muayene, seramik ürünlerin maliyet dengesindeki ana bileşenlerdir. Bazı verilere göre, hammadde ve konsolidasyon maliyeti yalnızca %11'dir (metaller için %43), işleme maliyeti %38 (metaller için %43) ve kontrol maliyeti %51'dir (metaller için %14). Seramik işlemenin ana yöntemleri arasında ısıl işlem ve boyutlu yüzey işlemi bulunur. Seramiklerin ısıl işlemi, taneler arası cam fazının kristalleştirilmesi amacıyla gerçekleştirilir. Aynı zamanda malzemenin sertliği ve kırılma tokluğu %20 - 30 oranında artar.

Çoğu seramik malzemenin işlenmesi zordur. Bu nedenle seramik teknolojisinin temel koşulu, konsolidasyon sırasında pratik olarak bitmiş ürünler elde etmektir. Seramik ürünlerin yüzeylerini parlatmak için elmas disklerle aşındırıcı işlemler, elektrokimyasal, ultrasonik ve lazer işlemler kullanılmaktadır. En küçük yüzey kusurlarını (düzensizlikler, riskler vb.) iyileştirmenize olanak tanıyan koruyucu kaplamaların kullanılması etkilidir.

Seramik parçaları kontrol etmek için çoğunlukla X-ışını ve ultrasonik kusur tespiti kullanılır.

Seramik malzemelerin yüksek sertliğe, kimyasal ve termal dirence sahip olması nedeniyle kimyasal atomlar arası bağların gücü, aynı zamanda plastik deformasyona uğrama yeteneklerinin düşük olmasını ve kırılgan kırılma eğilimlerini de belirler. Çoğu seramik malzeme düşük viskoziteye ve sünekliğe ve dolayısıyla düşük çatlama direncine sahiptir. Kristalin seramiklerin kırılma dayanıklılığı yaklaşık 1 - 2 MPa/m1/2 iken metaller için 40 MPa/m1/2'den fazladır.

Seramik malzemelerin kırılma tokluğunu arttırmaya yönelik iki olası yaklaşım vardır. Bunlardan biri, tozların öğütülmesi ve temizlenmesi, sıkıştırılması ve sinterlenmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesiyle ilişkili gelenekseldir. İkinci yaklaşım yük altında çatlak büyümesini engellemektir. Bu sorunu çözmenin birkaç yolu vardır. Bunlardan biri, zirkonyum dioksit ZrO2 gibi bazı seramik malzemelerde, basınç altında kristal yapının yeniden yapılandırılmasının meydana geldiği gerçeğine dayanmaktadır. ZrO2'nin başlangıçtaki tetragonal yapısı monoklinik hale gelir ve %3-5 daha büyük bir hacme sahip olur. ZrO 2 taneleri genişledikçe çatlağı sıkıştırır ve yayılma yeteneğini kaybeder (Şekil 1, a). Bu durumda gevrek kırılmaya karşı direnç 15 MPa/m 1/2'ye yükselir.

Şekil 1 - Yapısal seramiklerin ZrO2 kalıntıları (a), lifler (b) ve küçük çatlaklar (c) ile güçlendirilmesi şeması: 1 - tetragonal Zr02; 2 - monoklinik ZrO2

seramik teknik viskozite teknolojisi

İkinci yöntem (Şekil 1, b), silisyum karbür SiC gibi daha dayanıklı bir seramik malzemeden elyafların seramiğe dahil edilmesiyle kompozit bir malzeme oluşturulmasından oluşur. Gelişmekte olan bir çatlak, yolda bir fiberle karşılaşır ve daha fazla ilerlemez. SiC elyaflı cam seramiklerin kırılma direnci 18 - 20 MPa/m 1/2'ye çıkar ve metaller için karşılık gelen değerlere önemli ölçüde yaklaşır.

Üçüncü yöntem ise özel teknolojiler kullanılarak tüm seramik malzemenin mikro çatlaklarla delinmesidir (Şekil 1, c). Ana çatlak bir mikro çatlakla karşılaştığında çatlağın ucundaki açı artar, çatlak körleşir ve daha fazla ilerlemez.

Özellikle ilgi çekici olan, seramiğin güvenilirliğini arttırmanın fizikokimyasal yöntemidir. Silikon nitrür Si3N4 bazlı en umut verici seramik malzemelerden biri için uygulanmıştır. Yöntem, sialon adı verilen silikon nitrür içindeki metal oksitlerin katı çözeltilerinin belirli bir stokiyometrik bileşiminin oluşumuna dayanmaktadır. Bu sistemde oluşturulan yüksek mukavemetli seramiklerin bir örneği Si3-x Al x N 4-x Ox bileşimindeki sialonlardır; burada x, silikon nitrürdeki ikame edilmiş silikon ve nitrojen atomlarının sayısıdır ve 0 ila 2,1 arasında değişir. Sialon seramiklerinin önemli bir özelliği, yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı direncidir; bu, silikon nitrürden önemli ölçüde daha yüksektir.

2. Seramik malzemelerin özellikleri ve uygulamaları

Seramiğin temel dezavantajları kırılganlıkları ve işlenme zorluklarıdır. Seramik malzemeler mekanik veya termal şok veya döngüsel yükleme koşulları altında iyi performans göstermezler. Kesilmelere karşı yüksek hassasiyet ile karakterize edilirler. Aynı zamanda seramik malzemeler yüksek ısı direncine, mükemmel korozyon direncine ve düşük ısı iletkenliğine sahiptir, bu da onların termal koruma elemanları olarak başarıyla kullanılmasına olanak tanır.

1000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda seramikler, süper alaşımlar da dahil olmak üzere tüm alaşımlardan daha güçlüdür ve bunların sürünme direnci ve ısı direnci daha yüksektir.

Seramik malzemelerin ana uygulama alanları şunlardır:

1) Seramik kesme aletleri - ısıtıldığında yüksek sertlik, aşınma direnci ve kesme işlemi sırasında çoğu metale karşı kimyasal eylemsizlik ile karakterize edilir. Bu özelliklerin kompleksi açısından seramikler, geleneksel kesme malzemelerinden (yüksek hız çelikleri ve sert alaşımlar) önemli ölçüde üstündür (Tablo 2).

Seramik kesmenin yüksek özellikleri, çelik ve dökme demirin işlenme hızının önemli ölçüde arttırılmasını mümkün kılmıştır (Tablo 3).

Kesici takımların üretimi için, zirkonyum dioksit, titanyum karbürler ve nitrür ilaveli alüminyum oksit bazlı seramiklerin yanı sıra oksijensiz bileşikler temelinde - genellikle kübik bor olarak adlandırılan kübik kafesli (-BN) bor nitrür nitrür ve silikon nitrür Si 3 N yaygın olarak 4 kullanılır. Üretim teknolojisine bağlı olarak kübik bor nitrür bazlı kesme elemanları isimleri altında üretilmektedir. elbor, borazon, kompozit 09 vb., elmas aletin sertliğine yakın bir sertliğe sahiptir ve 1300 - 1400°C'ye kadar havada ısınmaya karşı dirençli kalır. Elmas aletlerin aksine kübik bor nitrür, demir bazlı alaşımlara karşı kimyasal olarak etkisizdir. Sertleştirilmiş çeliklerin ve hemen hemen her sertlikteki dökme demirlerin kaba ve ince tornalamasında kullanılabilir.

Kesme seramiklerinin ana kalitelerinin bileşimi ve özellikleri Tablo 4'te verilmiştir.

Seramik kesici uçlar, çeşitli freze takımlarını, torna takımlarını, delik işleme kafalarını ve özel takımları donatmak için kullanılır.

2) Seramik motorlar - termodinamiğin ikinci yasasından, herhangi bir termodinamik işlemin verimliliğini artırmak için enerji dönüştürme cihazının girişindeki sıcaklığın arttırılması gerektiği sonucu çıkar: verimlilik = 1 - T 2 / T 1, burada T 1 ve T2 sırasıyla giriş ve çıkış enerji dönüşüm cihazının sıcaklıklarıdır. T1 sıcaklığı ne kadar yüksek olursa verimlilik de o kadar yüksek olur. Ancak maksimum izin verilen sıcaklıklar malzemenin ısı direncine göre belirlenir. Yapısal seramikler, metale kıyasla daha yüksek sıcaklıkların kullanılmasına izin verir ve bu nedenle içten yanmalı motorlar için umut verici bir malzemedir. gaz türbinli motorlar. Artan çalışma sıcaklığı nedeniyle daha yüksek motor verimliliğine ek olarak seramiğin avantajı, düşük yoğunluk ve ısı iletkenliği, artan ısı ve aşınma direncidir. Ayrıca kullanıldığında soğutma sisteminin maliyeti azalır veya ortadan kalkar.

Aynı zamanda seramik motor üretim teknolojisinde bir takım çözülmemiş sorunların devam ettiği de unutulmamalıdır. Bunlar öncelikle güvenilirliğin sağlanması, termal şoklara karşı direnç ve seramik parçaların metal ve plastik parçalarla birleştirilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi sorunlarını içerir. Seramiğin en etkili kullanımı, seramik yalıtımlı dizel adyabatik pistonlu motorların ve yüksek sıcaklık gaz türbinli motorların imalatıdır.

Adyabatik motorların yapı malzemeleri 1300 – 1500 K çalışma sıcaklığı aralığında stabil olmalı, bükülme mukavemeti en az 800 MPa ve gerilme şiddet faktörü en az 8 MPa*m 1/2 olmalıdır. Bu gereksinimler en iyi şekilde zirkonyum dioksit ZrO2 ve silikon nitrür bazlı seramikler tarafından karşılanır. Seramik motorlarla ilgili en kapsamlı çalışmalar Japonya ve ABD'de yapılıyor. Japon şirketi Isuzu Motors Ltd, adyabatik bir motorun ön hazne ve valf mekanizmasının, Nissan Motors Ltd - turboşarj pervanesi ve Mazda Motors Ltd - ön hazne ve itme piminin üretiminde uzmanlaştı.

Cummin Engine şirketi (ABD) uzmanlaştı Alternatif seçenek Piston tabanına, silindirin iç yüzeyine, emme ve egzoz portlarına uygulanan ZrO2 plazma kaplamalı kamyon motoru. 100 km'de yakıt tasarrufu %30'un üzerinde gerçekleşti.

Isuzu (Japonya), benzinle çalışan bir seramik motorun başarılı bir şekilde geliştirildiğini duyurdu ve dizel yakıt. Motor 150 km/saat'e varan hızlara ulaşır, yakıt yanma verimliliği geleneksel motorlara göre %30 - 50 daha yüksektir ve ağırlık da %30 daha azdır.

Gaz türbinli motorlar için yapısal seramikler, adyabatik motorlardan farklı olarak düşük ısı iletkenliği gerektirmez. Gaz türbinli motorların seramik parçalarının daha yüksek sıcaklıklarda çalıştığı göz önüne alındığında, plastik deformasyonu 1'den fazla olmayan 1470 - 1670 K'ye (gelecekte 1770 - 1920 K'ye kadar) kadar sıcaklıklarda 600 MPa seviyesinde mukavemeti korumalıdır. % 500 saatin üzerinde çalışma. Isı direnci yüksek olan silisyum nitrürler ve karbürler, gaz türbinli motorların yanma odası, valf parçaları, turboşarj rotoru, stator gibi kritik parçalarında malzeme olarak kullanılmaktadır.

Terfi taktik ve teknik özellikler uçak motorlarının seramik malzemeler kullanılmadan kullanılması imkansızdır.

3) Seramik özel amaç- özel amaçlı seramikler arasında süper iletken seramikler, radyoaktif atık içeren kapların üretimi için seramikler, zırh koruması yer alır. askeri teçhizat ve füze savaş başlıklarının termal koruması ve uzay gemileri.

4) Radyoaktif atıkların depolanması için kaplar - nükleer enerjinin geliştirilmesindeki sınırlayıcı faktörlerden biri, radyoaktif atıkların bertaraf edilmesinin zorluğudur. Kapların üretimi için, kurşun oksit PbO veya 2PbO * PbS04 gibi bileşiklerle bir karışım halinde B203 oksit ve bor karbür B4C bazlı seramikler kullanılır. Sinterleme sonrasında bu tür karışımlar düşük gözenekliliğe sahip yoğun seramikler oluşturur. Nükleer parçacıklar (nötronlar ve kuantum) ile ilgili olarak güçlü bir emme kapasitesi ile karakterize edilir.

5) Darbeye dayanıklı zırh seramikleri - doğası gereği seramik malzemeler kırılgandır. Ancak yüksek yükleme hızlarında, örneğin patlayıcı şok durumunda, bu hız metaldeki dislokasyonların hareket hızını aştığında metallerin plastik özellikleri herhangi bir rol oynamayacak ve metal olabildiğince kırılgan olacaktır. seramik. Bu özel durumda seramikler metalden önemli ölçüde daha güçlüdür.

Seramik malzemelerin zırh olarak kullanımını belirleyen önemli özellikleri yüksek sertlik, elastik modül ve 2-3 kat daha düşük yoğunlukta erime (ayrışma) sıcaklığıdır. Isıtıldığında gücün korunması, zırh delici mermilere karşı koruma için seramik kullanımına olanak tanır.

Aşağıdaki ilişki, bir malzemenin M zırh korumasına uygunluğu için bir kriter olarak kullanılabilir:

burada E elastik modüldür, GPa; Nk - Knoop sertliği, GPa; - çekme mukavemeti, MPa; T pl - erime sıcaklığı, K; - yoğunluk, g/cm3.

Tablo 5, yaygın olarak kullanılan zırh seramik malzemelerinin temel özelliklerini, zırh çeliğinin özellikleriyle karşılaştırmalı olarak göstermektedir.

Bor karbür bazlı malzemeler en yüksek koruyucu özelliklere sahiptir. Onların toplu uygulama presleme yönteminin yüksek maliyeti ile sınırlıdır. Bu nedenle bor karbür fayanslar, örneğin helikopterlerin, mürettebatın ve birliklerin koltuklarını ve otomatik kontrol sistemlerini korumak için zırh korumasının ağırlığını önemli ölçüde azaltmak gerektiğinde kullanılır. En yüksek sertliğe ve elastik modüle sahip olan titanyum diborür seramikler, ağır zırh delici ve zırh delici tank mermilerine karşı koruma sağlamak için kullanılır.

Seramiklerin seri üretimi için nispeten ucuz alüminyum oksit en umut verici olanıdır. Buna dayalı seramikler insan gücünü, kara ve deniz askeri teçhizatını korumak için kullanılır.

Morgan M. Ltd'ye (ABD) göre, 6,5 mm kalınlığındaki bor karbür veya 8 mm kalınlığındaki alüminyum oksit plaka, 7,62 mm kalibrelik bir merminin, yakın mesafeden ateşlendiğinde 800 m/s'nin üzerinde bir hızla uçmasını durduruyor. Aynı etkiyi elde etmek için çelik zırhın kalınlığının 10 mm olması gerekirken kütlesi seramikten 4 kat daha fazla olacaktır. En etkili olanı, birkaç heterojen katmandan oluşan kompozit zırhın kullanılmasıdır. Dış seramik katman ana şoku ve termal yükü emer, küçük parçacıklara ezilir ve merminin kinetik enerjisini dağıtır. Merminin kalan kinetik enerjisi, çelik, duralumin veya birkaç Kevlar kumaş katmanı olabilen alt tabakanın elastik deformasyonu tarafından emilir. Seramiklerin, bir tür yağlayıcı görevi gören ve uçan merminin yönünü hafifçe değiştiren, geri tepmeyi sağlayan, düşük erime noktalı inert bir malzeme ile kaplanması etkilidir.

Seramik zırhın tasarımı Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2 - Seramik zırh panelinin tasarımı: a, b - zırh delici mermilere karşı koruma için zırh panelinin kurucu elemanları farklı kalibreler; c - a ve b elemanlarından monte edilmiş bir zırhlı panelin parçası; 1 - 12,7 mm kalibreli zırh delici mermi; 2 - 7,62 mm kalibreli mermi; 3 - koruyucu kaplama kısmen çıkarıldı

Zırh paneli, 50 * 50 veya 100 * 100 mm boyutlarında seri olarak bağlanan ayrı seramik plakalardan oluşur. 12,6 mm kalibreli zırh delici mermilere karşı koruma sağlamak için 15 mm kalınlığında Al 2 O 3 plakalar ve 35 kat Kevlar kullanılır ve 7,62 mm kalibreli mermilere karşı Al 2 O 3 plakaları kullanılır. 6 mm kalınlığında 12 kat Kevlar kullanılmaktadır.

Körfez Savaşı sırasında Al 2 O 3, SiC ve B 4 C'den yapılan seramik zırhın ABD Ordusu tarafından yaygın olarak kullanılması, yüksek verimliliğini gösterdi. Zırh koruması için AlN, TiB 2 bazlı malzemelerin ve seramik elyaflarla güçlendirilmiş poliamid reçinelerin kullanılması da umut vericidir.

6) Roket ve uzay mühendisliğindeki seramikler - atmosferin yoğun katmanlarında uçarken, roketlerin, uzay araçlarının, yeniden kullanılabilir gemilerin yüksek sıcaklıklara ısıtılan baş kısımları güvenilir termal korumaya ihtiyaç duyar.

Termal koruma malzemeleri, minimum termal genleşme katsayısı, termal iletkenlik ve yoğunluk değerleri ile birlikte yüksek ısı direncine ve mukavemete sahip olmalıdır.

ABD NASA Araştırma Merkezi (NASA Ames Araştırma Merkezi), yeniden kullanılabilir uzay araçlarına yönelik ısıya dayanıklı fiber seramik karo bileşimleri geliştirdi. Çeşitli bileşimlerdeki levhaların özellikleri Tablo 6'da verilmiştir. Liflerin ortalama çapı 3 - 11 mikrondur.

Isıya karşı koruyucu malzemelerin dış yüzeyinin mukavemetini, yansıtıcılığını ve aşındırma özelliklerini arttırmak için yaklaşık 300 mikron kalınlığında bir emaye tabakası ile kaplanır. SiC veya %94 SiO 2 ve %6 B 2 O 3 içeren emaye, yüzeye slip şeklinde uygulanarak 1470 K'de sinterlenir. Kaplanmış plakalar, uzay araçlarının en çok ısıtılan alanlarında kullanılır, balistik füzeler ve hipersonik uçaklar. 1670 K sıcaklıkta elektrik ark plazmasında 500 on dakikalık ısıtmaya dayanabilirler. Uçakların ön yüzeyleri için seramik termal koruma sistemi seçenekleri Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 14.3 - 1250 ila 1700 o C arasındaki sıcaklıklar için uçağın ön yüzeyleri için seramik termal koruma sistemi: 1 - SiC veya Si3 N4 bazlı seramikler; 2 - ısı yalıtımı; 3 - sinterlenmiş seramikler

FRCI, AETB veya HTR bazlı yüksek gözenekli lifli ısı yalıtım katmanı, silisyum karbürden yapılmış bir kaplama katmanıyla korunur. Kaplama katmanı, ısı yalıtım katmanını ablatif ve aşındırıcı tahribattan korur ve ana termal yükü emer.

Çözüm

Endüstriyel seramikler onlarca yıldır makine mühendisliği, metalurji, kimya endüstrisi, ağaç işleme ve havacılık endüstrisinde kullanılmaktadır. Çoğu zaman işletmeler, firmalar, fabrikalar aşırı çalışma koşullarında çalışabilecek ürünler olmadan yapamazlar.

Bu endüstrinin gelişimi, malzeme işleme kalitesinde, hizmet ömründe, üretkenliğinde, aşınma direncinde ve diğer birçok faktörde artışa yol açan yüksek beklentilere sahiptir.

Kullanılan kaynakların listesi

1. Lakhtin Yu.M. "Yüksek Teknik Malzeme Bilimi Ders Kitabı" Eğitim Kurumları": 1990. - 514 s.

2. Knunyants I.L. “Kısa Kimyasal Ansiklopedisi” Cilt 2. - M .: Khimiya, 1963. - 539 s.

3. Karabasov Yu.S. “Yeni malzemeler” 2002. - 255 s.

4. Balkevich V.L. "Teknik Seramik".: 1984.

Allbest.ru'da yayınlandı

Benzer belgeler

Tarihi bilgi seramik malzemelerin ortaya çıkışı ve kapsamı hakkında. Temel fizikokimyasal özellikler seramikler, kullanılan hammaddeler. Genel şema teknolojik aşamalar Seramik malzemelerin üretimi, özellikleri.

kurs çalışması, eklendi 03/02/2011


Seramiğin ortaya çıkışı, uygulama alanları hakkında tarihsel bilgiler. Modern teknolojiler seramik malzemeler. Kazakistan, BDT ve yurt dışında seramik malzeme ve ürünlerin üretimi. Duvar ve kaplama ürünlerinin üretimi ve kullanımı.

kurs çalışması, eklendi 06/06/2014


Seramik malzeme ve ürünlerinin kavramı, çeşitleri ve özelliklerinin incelenmesi. Hammaddelerin özellikleri ve seramik ürünlerin üretim süreci. Betonun inşaatta duvar, çatı kaplama, kaplama malzemesi ve agrega olarak kullanımına ilişkin araştırmalar.

özet, 26.04.2011 eklendi


Toz metalurjisi. Toz metalurjisi teknolojisinin ana unsurları. Toz malzemelerin üretim yöntemleri. Tozların özelliklerinin izlenmesine yönelik yöntemler. Kimyasal, fiziksel, teknolojik özellikler. Preslemenin temel yasaları.

kurs çalışması, 17.10.2008 eklendi


ZrO2 bazlı seramikler: yapı ve Mekanik özellikler. Ultra ince tozlara dayalı seramikler. Seramik malzeme üretme teknolojisi. Akustik emisyon yöntemi. Yapı, faz bileşimi ZrO2 seramiklerinin mekanik özellikleri.

tez, eklendi: 08/04/2012


Seramik çeşitleri, seramik ürünlerin kalıplanmasında kullanılan malzemelerin özellikleri. Seramik kütlesinin hazırlanması. Yarı kuru ve hidrostatik presleme. Çeşitli titreşim kalıplama seçenekleri. Kayma döküm uygulamasının özellikleri.

Özet, 12/13/2015 eklendi


Teknoloji çeşitli türler korindon seramikleri. Dış basınç ve katkı maddelerinin seramiklerin sinterleme sıcaklığına etkisi. Fiziko-mekanik ve fiziki ozellikleri zirkonyum dioksit bazlı seramikler. Premo Sculpey polimer kilinin bileşimi, pişirilmesi.

kurs çalışması, eklendi 27.05.2015


Mevcut analiz teknolojik süreçler püskürtme kaplamaların ve teknik mineral seramiklerin elmas aşındırıcıyla işlenmesi. Seramik malzemelerin fiziko-mekanik özellikleri. Püskürtme seramiklerin işlenmesinde teknolojik faktörlerin etkisi.

tez, 28.08.2011 eklendi


Ticari ürünlerin formda incelenmesi seramik karolar zeminler ve inşaattaki kapsamı. Seramik karoların tüketici özellikleri. Üretim teknolojisinin tanımı. Yarı kuru üretim için hammaddelerin özellikleri. Kalite kontrol.

özet, 03/11/2011 eklendi


Seramik yapma teknolojisinin incelenmesi - mineral veya organik katkı maddeleri içeren veya içermeyen kil maddelerinden kalıplama ve ardından ateşleme yoluyla elde edilen malzemeler. Üretim aşamaları: ürünün kalıplanması, dekorasyonu, kurutulması, pişirilmesi.

Seramik malzeme çeşitleri. Seramik malzemeler, endüstriyel ürünlerin düzeyi ve rekabet gücü üzerinde belirleyici etkiye sahip olan ana malzemeler arasında yer almaktadır. Bu etki yakın gelecekte de devam edecek. 1960'ların sonlarında mühendislik ve teknolojiye giren seramik malzemeler, malzeme biliminde gerçek bir devrim yarattı ve kısa sürede, her bakımdan metaller ve polimerlerden sonra üçüncü endüstriyel malzeme haline geldi.

Seramik malzemeler, yüksek sıcaklıklarda kullanım açısından metallerle rekabet eden birinci sınıf malzemelerdi.

Seramik malzemelerin ana geliştiricileri ve üreticileri ABD ve Japonya'dır. Masada Tablo 2.1 ana seramik malzeme türlerinin sınıflandırmasını göstermektedir.

ABD Ulusal Standartlar Bürosu tarafından yürütülen bir araştırma, seramik malzemelerin kullanımının 2000 yılı itibarıyla ulusal kaynaklarda 3 milyar dolardan fazla tasarruf sağladığını gösterdi. Beklenen tasarruflar öncelikle, parçaları seramikten yapılmış ulaşım motorlarının kullanılmasıyla elde edildi. seramik malzemeler, kesme amaçlı seramik malzemeler ve bilgi aktarımı için optoseramikler. Doğrudan tasarrufa ek olarak, seramik malzemelerin kullanımı pahalı ve az bulunan metallerin tüketimini de azaltacaktır: kapasitörlerde titanyum ve tantal, kesici takımlarda tungsten ve kobalt, ısı motorlarında kobalt, krom ve nikel.

Seramik malzemelerin üretimi. Seramik teknolojisi aşağıdaki ana aşamaları içerir: başlangıç ​​tozlarının elde edilmesi, tozların konsolidasyonu, yani. kompakt malzemelerin üretimi, işlenmesi ve ürünlerin kontrolü.

Yapısal homojenliği yüksek, kaliteli seramik malzemelerin üretiminde, parçacık boyutu 1 mikrona kadar olan başlangıç ​​malzemesi tozları kullanılır. Bu kadar yüksek derecede dispersiyon elde etme süreci çok fazla enerji gerektirir ve seramik teknolojisinin ana aşamalarından biridir.

Ana seramik malzeme türlerinin özellikleri

Fonksiyonel tip seramik malzemeler	Kullanılan özellikler	Başvuru	Kullanılan bağlantılar
Elektroseramikler	Elektrik iletkenliği, elektrik yalıtımı, dielektrik ve piezoelektrik özellikler	Entegre devreler, kapasitörler, vibratörler, ateşleyiciler, ısıtıcılar, termistörler, transistörler, filtreler, güneş pilleri, katı elektrolitler	BeO, MgO, V2O3, ZnO, A1 2 0 3, Zr0 2, SiC, B 4 C, TiC, CdS, titanatlar, Si 3 N 4
Manyestoseramikler	Manyetik özellikler	Manyetik kayıt kafaları, manyetik ortamlar, mıknatıslar	Yumuşak ve sert manyetik ferritler
Optoseramikler	Şeffaflık, polarizasyon, floresans	Lambalar yüksek basınç IR şeffaf pencereler, lazer malzemeleri, ışık kılavuzları, optik hafıza elemanları, görüntü ekranları, modülatörler	А1 2 0 3 , MgO, Y 2 0 2 , Si0 2 , Zr0 2 , T0 2 , Y 2 0 3 , Th0 2 , ZnS, CdS
Kemoseramikler	Emilim ve adsorpsiyon kapasitesi, katalitik aktivite, korozyon direnci	Emici maddeler, katalizörler ve bunların taşıyıcıları, elektrotlar, gaz nem sensörleri, kimyasal reaktör elemanları	ZnO, Fe 2 0 3, SnO, Si0 2, MgO, BaS, CeS, TiB 2, ZrB 2, A1 2 0 3, SiC, titanitler
Biyoseramikler	Biyolojik uyumluluk, biyolojik korozyona karşı direnç	Protezler, eklemler	Oksit sistemleri

Termoseramikler	Isı direnci, ısı direnci, yangına dayanıklılık, termal iletkenlik, termal genleşme katsayısı (CTE), ısı kapasitesi	Refrakterler, ısı boruları, yüksek sıcaklık reaktörlerinin astarları, metalurji elektrotları, ısı eşanjörleri, termal koruma	SiC, TiC, B4C, TiB 2 , ZrB 2 , Si 3 N 4 , BeS, CeS, BeO, MgO, Zr0 2 , A1 2 0 3 , TiO, kompozit malzemeler
Mekanik seramikler	Sertlik, mukavemet, elastik modül, kırılma tokluğu, aşınma direnci, triboteknik özellikler, CTE, ısı direnci	Isı motorları için parçalar; sızdırmazlık, sürtünme önleyici ve sürtünme parçaları; kesme aleti; pres aletleri, kılavuzlar ve diğer aşınmaya dayanıklı parçalar	Si 3 N 4 , Zr0 2 , SiC, TiB 2 , ZnB 2 , TiC, TiN, WC, B 4 C, A1 2 0 3, BN, kompozit malzemeler
Nükleer seramikler	Radyasyon direnci, ısı direnci, ısı direnci, nötron yakalama kesiti, yangın direnci, radyoaktivite	Nükleer yakıt, reaktör astarı, koruyucu malzemeler, radyasyon emiciler, nötron emiciler	U0 2 , U0 2 , Pu0 2 , UC, US, ThS, SiC, B 4 C, A1 2 0 3 , BeO
Süper iletken seramik	Elektrik kablosu ve köprü	Enerji nakil hatları, manyetogazdinamik jeneratörler, enerji depolama cihazları, entegre devreler, demiryolu taşımacılığı maglev, elektrikli araçlar	Oksit sistemleri: La-Ba-Cu-O; La-Sr-Ci-O; Y-Ba-Cu-0

Bilemeöğütme ortamı kullanılarak mekanik olarak ve ayrıca kırılmış malzemenin sıvı halde püskürtülmesi, buhar-gaz fazından soğuk yüzeylere biriktirilmesi, sıvı içindeki parçacıklar üzerinde vibrokavitasyon etkisi, kendi kendine yayılan yüksek sıcaklık sentezi ve diğer yöntemler kullanılarak üretilir.

Ultra ince öğütme için (1 mikrondan küçük parçacıklar), titreşimli öğütücüler veya attritörler en umut verici olanlardır.

Seramik malzemelerin konsolidasyonu kalıplama ve sinterleme işlemlerinden oluşur. Üç ana kalıplama yöntemi grubu vardır:

• tozun gözenekliliğin azaltılmasıyla sıkıştırıldığı sıkıştırma basıncı altında presleme;
• akışkanlıklarını artıran plastikleştiriciler içeren kalıplama bileşiklerinin bir kalıbından (ekstrüzyon) çubukları ve boruları sıkarak plastik kalıplama;
• kalıplama için sıvı toz süspansiyonlarının kullanıldığı, herhangi bir karmaşık şekle sahip ince duvarlı ürünlerin üretimi için kayma döküm.

Preslemeden plastik kalıplamaya ve ara döküme geçildiğinde, karmaşık şekillerdeki ürünlerin üretilmesi olanakları artar, ancak ürünlerin kurutulması ve plastikleştiricilerin seramik malzemelerden çıkarılması süreci daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle, nispeten basit şekillerdeki ürünlerin imalatı için presleme ve daha karmaşık olanlar için ekstrüzyon ve kayma döküm tercih edilir.

Sinterleme sırasında bireysel toz parçacıkları monolite dönüştürülür ve seramiğin son özellikleri oluşturulur. Sinterleme işlemine gözeneklilik ve büzülmede azalma eşlik eder.

Seramik malzemelerin üretiminde atmosferik basınçta sinterleme fırınları, sıcak izostatik presleme üniteleri (gazostatlar) ve 1.500 kN'a kadar presleme kuvvetine sahip sıcak pres presleri kullanılmaktadır. Sinterleme sıcaklığı bileşime bağlı olarak 2000...2200 °C olabilir.

Kalıplamayı sinterleme ile birleştiren ve bazı durumlarda elde edilen bileşiğin eşzamanlı kalıplama ve sinterleme ile sentezini içeren kombine konsolidasyon yöntemleri sıklıkla kullanılır.

Seramik malzemelerin işlenmesi ve kalite kontrolü, seramik ürünlerin maliyet dengesinde ana bileşenlerdir.

Bazı verilere göre, hammadde ve konsolidasyon maliyeti yalnızca %11'dir (metaller için %43), işleme maliyeti %38 (metaller için %43) ve kontrol maliyeti %51'dir (metaller için %14).

Ana yöntemlere seramik malzemelerin işlenmesiısıl işlem ve boyutlu yüzey işlemini içerir.

Seramik malzemelerin ısıl işlemi, tanecikler arası cam fazının kristalleştirilmesi amacıyla gerçekleştirilir. Aynı zamanda malzemenin sertliği ve kırılma dayanıklılığı %20...30 oranında artar.

Çoğu seramik malzemenin işlenmesi zordur. Bu nedenle seramik teknolojisinin temel koşulu, konsolidasyon sırasında pratik olarak bitmiş ürünler elde etmektir. Seramik ürünlerin yüzeylerini parlatmak için elmas disklerle aşındırıcı işlemler, elektrokimyasal, ultrasonik ve lazer işlemler kullanılmaktadır. En küçük yüzey kusurlarını (düzensizlikler, riskler vb.) bile ortadan kaldıran koruyucu kaplamaların kullanılması etkilidir.

Seramik parçaların imalat kalitesini kontrol etmek için çoğunlukla X-ışını ve ultrasonik kusur tespiti kullanılır.

Çoğu seramik malzemenin düşük viskozite ve plastisiteye sahip olduğu ve buna bağlı olarak düşük çatlama direncine sahip olduğu göz önüne alındığında, ürünleri stres yoğunluğu faktörünün belirlenmesiyle sertifikalandırmak için kırılma mekaniği yöntemleri kullanılır. K k. Aynı zamanda kusur büyümesinin kinetiğini gösteren bir diyagram oluşturulur.

Kantitatif olarak kristal seramiklerin ve camın kırılma dayanıklılığı yaklaşık 1...2 MPa/m |/2 iken metaller için /G| değerleri C önemli ölçüde daha yüksektir (40 MPa/m |/2'den fazla). Seramik malzemelerin yüksek sertliğe, kimyasal ve termal dirence sahip olması nedeniyle kimyasal atomlar arası bağların gücü, aynı zamanda plastik deformasyona uğrama yeteneklerinin düşük olmasını ve kırılgan kırılma eğilimlerini de belirler.

Seramik malzemelerin kırılma tokluğunu arttırmaya yönelik iki olası yaklaşım vardır. Bunlardan biri, geleneksel, tozların öğütülmesi ve temizlenmesi, sıkıştırılması ve sinterlenmesi yöntemlerinin geliştirilmesiyle ilişkilidir. İkinci yaklaşım yük altında çatlak büyümesini engellemektir. Bu sorunu çözmenin birkaç yolu vardır. Bunlardan biri, bazı seramik malzemelerde, örneğin zirkonyum dioksit Zr0 2'de, kristal yapının basınç altında yeniden yapılandırılmasının meydana geldiği gerçeğine dayanmaktadır. Zr0 2'nin başlangıçtaki tetragonal yapısı monoklinik hale gelir ve %3...5 daha büyük bir hacme sahip olur.

Genişleyen Zr0 2 taneleri çatlağı sıkıştırır ve yayılma yeteneğini kaybeder (Şekil 2.1, A). Bu durumda gevrek kırılmaya karşı direnç 15 MPa/m |/2'ye yükselir.

İkinci yöntem (Şekil 2.1, B) daha dayanıklı bir malzemeden elyafların seramiğe dahil edilmesiyle kompozit bir malzeme oluşturulmasından oluşur

Pirinç. 2.1. Yapısal seramiklerin Zr0 2(a) katkıları ve lifleri ile güçlendirilmesi (B) ve mikro çatlaklar (c):

/ - tetragonal Zr02; 2 - monolitik Zr0 2

silisyum karbür SiC gibi seramik malzeme. Gelişmekte olan bir çatlak, yolda bir fiberle karşılaşır ve daha fazla ilerlemez. SiC elyaflı cam seramiklerin kırılma direnci 20 MPa/m |/2'ye çıkar ve metaller için karşılık gelen değerlere önemli ölçüde yaklaşır.

Üçüncü yöntem ise özel teknolojiler kullanılarak tüm seramik malzemenin mikro çatlaklarla delinmesidir (Şekil 2.1, V). Ana çatlak bir mikro çatlakla karşılaştığında çatlağın ucundaki açı artar, çatlak körleşir ve daha fazla ilerlemez.

Seramik malzemelerin güvenilirliğini arttırmaya yönelik fizikokimyasal yöntem özellikle ilgi çekicidir. Silikon nitrür Si3N4 bazlı en umut verici seramik malzemelerden biri için uygulanmıştır. Yöntem, silikon nitrürde metal oksitlerin katı çözeltilerinin belirli bir stokiyometrik bileşiminin oluşumuna dayanmaktadır. sialonlar. Bu sistemde oluşturulan yüksek mukavemetli seramiklerin bir örneği Si^^Ai^Ng^O^ bileşimindeki sialonlardır. X - silikon nitrürdeki ikame edilmiş silikon ve nitrojen atomlarının sayısı 0 ila 4,2 arasındadır. Sialon seramiklerinin önemli bir özelliği, yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı direncidir; bu, silikon nitrürden önemli ölçüde daha yüksektir.

Seramik malzemelerin özellikleri ve uygulamaları. İÇİNDE Modern makine mühendisliğinde seramik malzemelerin kullanımı giderek artmaktadır. Kimyasal bileşimleri ve fiziksel ve mekanik özellikleri bakımından çeşitlilik gösterirler. Seramik malzemeler yüksek sıcaklıklarda çalışabilir - 1600...2500 °C (ısıya dayanıklı çelikler 800... I 200 °C, molibden - 1500 °C, tungsten - 1800 °C), 2-3 yoğunluğa sahiptirler ısıya dayanıklı malzemelerden kat daha az, elmasın sertliğine yakın sertlik, mükemmel dielektrik özellikler, yüksek kimyasal direnç. Dünyadaki seramik üretimi için hammadde rezervleri tükenmez. Gaz türbinlerinin parçaları ve dizel motorlar, nükleer reaktörlerin yakıt elemanları, uzay gemilerinin hafif zırhı ve termal koruma elemanları, derin deniz ekipmanı için ince duvarlı şamandıralar ve kaplar, metallerin sıcak deformasyonu için kesme plakaları ve ekipmanları, agresif ortamları pompalamak için pompalardaki pistonlar ve sızdırmazlık halkaları, elemanlar yüksek hassasiyetli jiroskoplar ve bilgisayar kartları, rulmanlar, kalıcı mıknatıslar vb.

Otomobil motorlarında seramik malzemelerin kullanılması, silindirlerdeki çalışma sıcaklığının I 200'den 1600 °C'ye çıkarılmasını mümkün kılacak, aynı zamanda ısı kaybını azaltacak, yakıt tüketimini azaltacak ve performans özelliklerini iyileştirecektir. Seramik malzemelerden ürünler yaparken metal parçaları seramik parçalarla değiştiremezsiniz. Tüm parçalar tamamen yapıldığından ve bu da tüm yapının gücünü azaltabileceğinden, çalışma koşulları ve çalışma yükleri özellikle dikkate alınmalıdır. Ayrıca plastik deformasyona uğramaz ve darbe dayanımı düşüktür.

Seramik parçaların tasarımında dikkate alınması gereken temel gereksinimler formüle edilmiştir.

Yüklü alanlarda seramik parçanın stres yoğunlaştırıcıları olmamalıdır. Cıvatalı bağlantılar seramik yapılarda pratik olarak kullanılmaz, mikro çatlakları önlemek için içlerinde delik açmamaya, çıkıntı yapmamaya veya oluk açmamaya çalışırlar. Sönümleme pedleri seramik ve metal arasındaki temas noktalarına monte edilir.

Aynı ürünün metal ve seramik parçaları aynı ısıl genleşme katsayısına sahip olmalıdır, aksi takdirde kompanzasyon contaları takılmalı, ısınma veya soğuma meydana gelen geçici işlemler de dikkate alınmalıdır.

Seramiklerin ısı kapasitesi metalden 2 kat daha fazladır, bu da termal deformasyona ve gerilime neden olur. Seramik parçanın sıcaklığının tüm hacim boyunca aynı olması oldukça arzu edilir. Basınç gerilmeleri en olumlu şekilde algılanır. Yükün olmadığı durumlarda seramik parçalarda artık polimerizasyon gerilmeleri kalmamalıdır.

Şu anda, silikon nitrür bazlı seramik malzemeler kullanılmaktadır - reaksiyona bağlı, sinterlenmiş ve alaşım katkı maddeleri ile sıcak preslenmiş silikon nitrürler. Reaksiyona bağlı silikon nitrür, diğer malzemelerle karşılaştırıldığında nispeten düşük mukavemete sahiptir, ancak ondan yapılan karmaşık profil parçaları sürekli olarak düşük büzülme sergiler. Sıcak preslenmiş silikon nitrür maksimum dayanıma sahiptir. Seramik malzemelerin özellikleri önemli ölçüde çalışma parametrelerine ve üretim teknolojisine bağlıdır. Performans özellikleri açısından ısıya dayanıklı çeliklerin yerini alabilecek seramik bileşimleri geliştirilmiş olmakla birlikte, bunların üretimine yönelik bileşimler ve teknoloji alanındaki gelişmeler devam etmektedir. Seramik malzemelerin temel dezavantajları kırılganlıkları ve işlenme zorluklarıdır. Seramik malzemeler mekanik veya termal şok veya döngüsel yükleme koşulları altında iyi performans göstermezler. Kesilmelere karşı yüksek hassasiyet ile karakterize edilirler. Aynı zamanda seramik malzemeler yüksek ısı direncine, mükemmel korozyon direncine ve mükemmel ısı iletkenliğine sahiptir, bu da onların termal koruma elemanları olarak başarıyla kullanılmasına olanak tanır.

1 000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda seramik malzemeler, süper alaşımlar da dahil olmak üzere tüm alaşımlardan daha güçlüdür ve bunların sürünme direnci ve ısı direnci daha yüksektir. Seramik malzemelerin ana uygulama alanları kesici takımları, içten yanmalı motorların parçalarını ve gaz türbinli motorları vb. içerir.

Seramik kesme aleti. Seramik kesme malzemeleri, ısıtıldığında yüksek sertlik, aşınma direnci ve kesme işlemi sırasında çoğu metale karşı kimyasal inertlik ile karakterize edilir. Bu özelliklerin kompleksi açısından, seramik malzemeler geleneksel kesme malzemelerinden (yüksek hız çelikleri ve sert alaşımlar) önemli ölçüde üstündür (Tablo 2.2).

Seramik malzemelerin kesilmesinin yüksek özellikleri, çelik ve dökme demirin işlenme hızının önemli ölçüde arttırılmasını mümkün kılmıştır (Tablo 2.3).

Kesici takımların imalatı için, alüminyum oksit bazlı seramik malzemeler eklenmiş

Masa Ve tsa 2.2

Takım malzemelerinin özelliklerinin karşılaştırmalı değerleri

kami zirkonyum dioksit, titanyum karbürler ve nitrürlerin yanı sıra oksijensiz bileşiklere dayalı - genellikle kübik bor nitrür olarak adlandırılan kübik kafesli (p-BN) bor nitrür ve silikon nitrür Si3 N4. Üretim teknolojisine bağlı olarak elbor, borazon, kompozit 09 ve diğerleri adı altında üretilen kübik bor nitrür bazlı kesici elemanlar, elmas aletin sertliğine yakın bir sertliğe sahiptir ve 1.400 °C'ye kadar havada ısınmaya karşı dayanıklıdır. . Elmas aletlerin aksine kübik bor nitrür, demir bazlı alaşımlara karşı kimyasal olarak etkisizdir. Sertleştirilmiş çeliklerin ve hemen hemen her sertlikteki dökme demirlerin kaba ve ince tornalamasında kullanılabilir.

Seramik kesici uçlar, çeşitli freze takımlarını, torna takımlarını, delik işleme kafalarını ve özel takımları donatmak için kullanılır.

Seramik motorlar. Termodinamiğin ikinci yasasından, herhangi bir termodinamik prosesin verimliliğini arttırmak için enerji dönüştürme cihazının girişindeki sıcaklığın arttırılması gerektiği sonucu çıkar: verim = 1 - T2 /Tb Nerede T t Ve T2- sırasıyla enerji dönüştürme cihazının giriş ve çıkışındaki sıcaklık. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa T ve daha fazla verimlilik.

İzin verilen maksimum sıcaklıklar, malzemenin ısı direncine göre belirlenir. Yapısal seramik malzemeler, metale kıyasla daha yüksek sıcaklıkların kullanılmasına izin verir ve bu nedenle içten yanmalı motorlar ve gaz türbinli motorlar için umut verici malzemelerdir. Artan çalışma sıcaklığı nedeniyle daha yüksek motor verimliliğine ek olarak, seramik malzemelerin avantajları düşük yoğunluk ve ısıl iletkenliktir, arttırılmıştır.

Tablo 2.3

Seramik takımlarla ve karbür takımlarla tornalama yaparken karşılaştırmalı kesme hızı değerleri

yüksek termal ve aşınma direnci. Ayrıca seramik malzeme kullanıldığında soğutma sistemi maliyetleri azalır veya ortadan kalkar.

Aynı zamanda seramik motor üretim teknolojisinde bir takım çözülmemiş problemler devam etmektedir. Bunlar öncelikle güvenilirliğin sağlanması, termal şoklara karşı direnç ve seramik parçaların metal ve plastik parçalarla birleştirilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi sorunlarını içerir.

Seramik malzemelerin en etkin kullanımı, seramik yalıtımlı dizel adyabatik pistonlu motorların ve yüksek sıcaklık gaz türbinli motorların imalatıdır.

Adyabatik motorların yapı malzemeleri 1.300...1.500 K çalışma sıcaklığı aralığında stabil olmalı, en az 800 MPa bükülme mukavemetine ve en az 8 MPam |/2 gerilim yoğunluk faktörüne sahip olmalıdır. Bu gereksinimler en iyi zirkonyum dioksit Zr0 2 ve silikon nitrür bazlı seramik malzemelerle karşılanır. Seramik motorlarla ilgili en kapsamlı çalışmalar Japonya ve ABD'de yapılıyor. Japon şirketi lsuzu Motors Ltd. Nissan Motors Ltd. adyabatik bir motorun ön haznesi ve valf mekanizmasının üretiminde uzmanlaştı. - turboşarj çarkları, Mazda Motors Ltd. - ön bölme ve itici parmaklar.

Cammin Engine şirketi (ABD), piston tabanına, silindirin iç yüzeyine, emme ve egzoz kanallarına uygulanan Zr0 2 plazma kaplamalı bir kamyon motorunun alternatif bir versiyonunu geliştirdi. 100 km'de yakıt tasarrufu %30'un üzerinde gerçekleşti.

Lsuzu Motors Ltd. benzin ve dizel yakıtla çalışan seramik motorun başarılı bir şekilde geliştirildiğini duyurdu. Böyle bir motora sahip bir araba 150 km/saat'e kadar hızlara ulaşır, yakıtın yanma verimliliği geleneksel motorlara göre %30...50 daha yüksektir ve ağırlık da %30 daha azdır.

Gaz türbinli motorlar için yapısal seramik malzemeler, adyabatik motorlardan farklı olarak düşük ısı iletkenliği gerektirmez. Gaz türbinli motorların seramik parçalarının daha yüksek sıcaklıklarda çalıştığı göz önüne alındığında, 500 saatte %1'den fazla olmayan plastik deformasyonla 1.670 K'ye (gelecekte 1.920 K'ye kadar) kadar sıcaklıklarda 600 MPa seviyesinde mukavemeti korumalıdır. operasyon. Isı direnci yüksek olan silisyum nitrürler ve karbürler, gaz türbinli motorların yanma odası, valf parçaları, turboşarj rotoru, stator gibi kritik parçalarında malzeme olarak kullanılmaktadır.

Uçak motorlarının performans özelliklerinin iyileştirilmesi seramik malzemeler kullanılmadan mümkün değildir.

Özel amaçlar için seramik malzemeler.Özel amaçlı seramik malzemeler arasında süper iletken seramikler, radyoaktif atık içeren kapların imalatına yönelik seramikler, askeri teçhizat için zırh koruması ve füzelerin ve uzay araçlarının baş kısımları için termal koruma yer alır.

Radyoaktif atıkların depolanması için kaplar. Nükleer enerjinin gelişimini sınırlayan faktörlerden biri radyoaktif atıkların bertaraf edilmesinin zorluğudur. Kapların imalatı için, kurşun oksitler PbO veya 2PbO PbS04 gibi bileşiklerle karışım halinde B2O3 oksitler ve B4C bor karbürlerine dayalı seramik malzemeler kullanılır. Sinterleme sonrasında bu tür karışımlar düşük gözenekliliğe sahip yoğun seramikler oluşturur. Nükleer parçacıklara (nötronlar ve y-kuantum) karşı güçlü bir soğurma kapasitesi ile karakterize edilir.

Darbeye dayanıklı zırhlı seramik malzemeler. Bu malzemeler ilk olarak Vietnam Savaşı sırasında ABD Ordusu havacılık tarafından kullanıldı. O günden bu yana orduların kullanımı sürekli artıyor. Farklı ülkeler Kara muharebe araçlarını, gemileri, uçakları ve helikopterleri korumak için diğer malzemelerle birlikte seramik malzemelerden yapılmış zırh. Çeşitli tahminlere göre seramik zırh korumasının kullanımındaki artış yılda yaklaşık %5...7'dir. Aynı zamanda suç ve terör eylemlerinin artması nedeniyle kolluk kuvvetlerinin bireysel korunmasına yönelik kompozit zırh üretiminde de artış yaşanıyor.

Doğası gereği seramik malzemeler kırılgandır. Ancak yüksek yükleme hızlarında, örneğin patlayıcı şok durumunda, bu hız metaldeki dislokasyonların hareket hızını aştığında metallerin plastik özellikleri herhangi bir rol oynamayacak ve metal olabildiğince kırılgan olacaktır. seramik. Bu özel durumda seramik malzemeler metalden önemli ölçüde daha güçlüdür.

Seramik malzemelerin zırh olarak kullanımını belirleyen önemli özellikleri; yüksek sertlik, elastik modül ve malzeme yoğunluğunun 2 ila 3 katı yoğunlukta erime (ayrışma) sıcaklığıdır. Isıtıldığında gücün korunması, zırh delici mermiler için seramik malzemelerin kullanılmasına olanak tanır.

Kriter olarak M Malzemenin zırh korumasına uygunluğu durumunda aşağıdaki oran kullanılabilir:

Nerede E- elastikiyet modülü, GPa; Nk - Knoop sertliği, GPa; o‐ çekme mukavemeti, MPa; T t- erime noktası, K; p - yoğunluk, g/cm3.

Masada Tablo 2.4 yaygın olarak kullanılan zırh seramik malzemelerinin temel özelliklerini zırh çeliğinin özellikleriyle karşılaştırmalı olarak göstermektedir. Bor karbür bazlı malzemeler en yüksek koruyucu özelliklere sahiptir. Presleme yönteminin yüksek maliyeti nedeniyle toplu kullanımları engellenmektedir. Bu nedenle bor karbür fayanslar, örneğin helikopterlerin, mürettebatın ve birliklerin koltuklarını ve otomatik kontrol sistemlerini korumak için zırh korumasının ağırlığını önemli ölçüde azaltmak gerektiğinde kullanılır. En yüksek sertliğe ve elastik modüle sahip titanyum diborürden yapılan seramik malzemeler, ağır zırh delici ve zırh delici tank mermilerine karşı koruma sağlamak için kullanılır.

Seramik malzemelerin seri üretimi için nispeten ucuz olan alüminyum oksit en umut verici olanıdır. Buna dayalı seramik malzemeler insan gücünü, kara ve deniz askeri teçhizatını korumak için kullanılır.

Morgan M. Ltd. tarafından dosyalanmıştır. (ABD), 6,5 mm kalınlığındaki bor karbür veya 8 mm kalınlığındaki alüminyum oksit plaka, yakın mesafeden ateşlendiğinde 800 m/s'nin üzerinde hıza ulaşan 7,62 mm kalibreli bir mermiyi durduruyor. Aynı etkiyi elde etmek için

Tablo 2.4

Darbeye dayanıklı seramik malzemelerin özellikleri

Malzeme	Yoğunluk	Knoop'a göre T sertliği # k, GPa	Çekme mukavemeti o in, MPa	Elastik modülü E, not ortalaması	Erime sıcaklığı Tpl,İLE	Zırh direnci kriteri L/, (GPa·m) 3 - K/kg
Sıcak preslenmiş bor karbür B 4 C
Sıcak preslenmiş titanyum diborür TiB 2
Silisyum karbür SiC
Sinterlenmiş alüminyum oksit A1 2 0 3
Zırhlı

çelik zırhın kalınlığı 20 mm olmalı, kütlesi ise seramiğinkinden 4 kat daha fazla olacaktır.

En etkili olanı, birkaç heterojen katmandan oluşan kompozit zırhın kullanılmasıdır. Dış seramik katman ana şoku ve termal yükü emer, küçük parçacıklara ezilir ve merminin kinetik enerjisini dağıtır. Merminin kalan kinetik enerjisi, çelik, duralumin veya birkaç Kevlar kumaş katmanı olabilen alt tabakanın elastik deformasyonu tarafından emilir. Seramik tabakanın, bir tür yağlayıcı görevi gören ve uçan merminin yönünü hafifçe değiştiren, geri tepmeyi sağlayan, düşük erime noktalı inert bir malzeme ile kaplanması etkilidir. Seramik zırh panelinin tasarımı Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.2. Zırhlı panel, 50x50 veya 100 mm boyutlarında seri olarak bağlanan ayrı seramik plakalardan oluşur. Zırh delici 12 mm kalibreli mermilere karşı koruma sağlamak için 12 mm kalınlığında A1 2 0 3 plakalar ve 35 kat Kevlar kullanılmaktadır ve NATO hizmetinde olan 7,62 mm kalibreli mermilere karşı koruma sağlanmaktadır. 6 mm kalınlığında 12 katlı A1 2 0 3 plakalar kullanılmaktadır.Kevlar.

Körfez Savaşı sırasında A1 2 0 3, SiC ve B 4 C'den yapılan seramik zırhın ABD Ordusu tarafından yaygın olarak kullanılması, yüksek etkinliğini gösterdi. Zırh koruması için AIN, TiB bazlı malzemelerin ve seramik elyaflarla güçlendirilmiş poliamid reçinelerin kullanılması da umut vericidir.

Roket ve uzay mühendisliğinde seramik malzemeler. Atmosferin yoğun katmanlarında uçarken, roketlerin, uzay araçlarının ve yeniden kullanılabilir gemilerin yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılan baş kısımları güvenilir termal korumaya ihtiyaç duyar. Termal koruma için malzemeler

Pirinç. 2.2.

ve b'de -çeşitli kalibrelerdeki zırh delici mermilere karşı koruma sağlayan bir zırh panelinin bileşenleri; V- elemanlardan monte edilmiş bir zırhlı panelin parçası a ve B; BEN - 12,7 mm kalibreli zırh delici mermi; 2- mermi kalibresi 7,62 mm; 3 - koruyucu

kaplama kısmen kaldırılmıştır ve minimum termal genleşme katsayısı, termal iletkenlik ve yoğunluk değerleri ile birlikte yüksek ısı direncine ve mukavemete sahiptir.

ABD NASA Araştırma Merkezi (NASA Ames Araştırma Merkezi), yeniden kullanılabilir uzay araçlarına yönelik ısıya dayanıklı fiber seramik karo bileşimleri geliştirdi.

Isıya karşı koruyucu malzemelerin dış yüzeyinin mukavemetini, yansıtıcılığını ve aşındırma özelliklerini arttırmak için yaklaşık 300 mikron kalınlığında bir emaye tabakası ile kaplanır. SiC veya %94 Si0 2 ve %6 B 2 0 3 içeren emaye yüzeye kayma şeklinde uygulanarak 1.470 K sıcaklıkta sinterlenir. Kaplanmış levhalar uzay gemileri, balistik füzeler ve gemilerin en sıcak bölgelerinde kullanılır. süpersonik uçak. 1.670 K sıcaklıkta elektrik ark plazmasında 500 on dakikalık ısıtmaya dayanabilirler. Uçakların ön yüzeyleri için seramik termal koruma sisteminin çeşitleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.3.

Kaplama katmanı, ısı yalıtım katmanını ablatif ve aşındırıcı tahribattan korur ve ana termal yükü emer.

Radyotransparan seramik malzemeler. Modern radyo, elektronik ve bilgisayar teknolojisinin geliştirilmesi için, 3.000 ° C'ye kadar çalışma sıcaklığına sahip, sabit dielektrik sabiti değerlerine ve düşük dielektrik kayıplara sahip, alüminyum oksit, bor nitrürler ve silikon bazlı malzemelere ihtiyaç vardır. dielektrik kayıp tanjantı tg 8 = 0, 0001 ...0,0002.

Bu tür malzemeler arasında saf alüminyum oksit, sıcak preslenmiş bor nitrür, seramik malzemeler TSM 303 ve ARP-3, sinterlenmiş bor nitrür, cam-seramik D-2, kuvars seramik malzemeler, saf silikon nitrür vb. yer alır.

Radyotransparan malzemeler bir dizi özelliğe sahip olmalıdır: tüm çalışma sıcaklıkları aralığında dielektrik özelliklerin stabilitesi, ısı direnci, erozyon

Pirinç. 2.3.

/ - SiC veya SijN 4 bazlı seramik malzeme; 2 - ısı yalıtımı; 3 - sinterlenmiş seramik malzeme

Dayanıklılık, yüksek kalite yüzey, iyonlaştırıcı radyasyona karşı direnç vb. Yük taşıyan radyo-şeffaf yapısal elemanların yapıldığı yapısal bir malzeme görevi görürler. Oksit seramiklerin gözenekliliği %0...90 arasında değişebildiğinden, bu aynı oksitten temel olarak farklı özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesini mümkün kılar.

Örneğin zirkonyum dioksitten yapılanma yoluyla elde edilen malzemeler, herhangi bir yoğunluktaki ısı akışına maruz kaldığında genellikle tahrip olmaz.

Yapılandırmanın bir örneği aynı zamanda kristalin ve amorf fazların optimal oranının seçildiği cam seramiklerin üretimidir. Kimyasal bileşimi ve yapıyı değiştirerek istenilen özelliklere sahip tüm cam seramik sınıflarını elde etmek mümkündür.

Radyotransparan malzemelerin üretiminde bir başka yön, alaşım katkı maddelerinin kullanılmasıdır. Özellikle, alüminyum okside yüzde birkaç magnezyum ve bor oksit eklenmesi, sıfır nem emiliminde ısı direncini ve darbe dayanımını 2-3 kat artırır. Kuvars seramik malzemesine %2...5 krom oksit eklenmesi, integral emisyon derecesini 2-3 kat artırır ve yüksek sıcaklıklarda radyo sinyalinin zayıflamasını 2 kat yavaşlatır.

Radyotransparan malzemelerin geliştirilmesindeki üçüncü yön, nitrür malzemelerinin ve bunlara dayalı bileşimlerin, özellikle bor, silikon ve alüminyum nitritlerin geliştirilmesidir.

Bor nitrür, nispeten düşük mukavemet ve sertliğe sahip olmasına rağmen, 2.000 °C'ye kadar sıcaklıklarda çalışan, şu anda bilinen tüm malzemeler arasında en iyi dielektrik özelliklere sahiptir. Örneğin, temel olarak bor nitrür ve silikon dioksit içeren sibonit yapılır. Oranlarını ve dispersiyonlarını değiştirerek bor nitrür ve kuvars seramiklerinin avantajlarını birleştiren bir dizi yeni malzeme elde etmek mümkündür.

Radyotransparan malzemelerin geliştirilmesindeki en son yön, kompozit malzemelerin, özellikle de organik ve emdirilmiş seramik malzemelerin oluşturulmasıdır. inorganik maddeler, reçineler ve tuzlar. Seramik taban kullanımı nedeniyle yüksek sıcaklıklarda iyi dielektrik özellikleri ve bağlayıcı nedeniyle yüksek mukavemet ve tokluğu birleştirirler.

Ürünün amacına ve çalışma özelliklerine bağlı olarak ona uygun radyotransparan seramik malzemeler geliştirilmektedir. Kuvars seramik malzemelerin dielektrik sabiti, 1.500 °C'ye kadar artan sıcaklıkla monoton olarak artar ve 1.500... 1.700 °C aralığında keskin bir şekilde artar.

malzemenin erimesiyle ilişkili olarak %18 oranında artar ve yoğunluğunun teorik değere (20 °C'de 2.210 kg/m3) yükselmesiyle birlikte ortaya çıkar. Eridikten sonra malzeme radyotransparan kalır ve dielektrik sabiti 2.500 °C sıcaklıkta 4,3'e yükselir. Çalışma koşullarına göre değişimin %10'u aşmaması gerektiğinden, kuvars seramik malzemeler 1.350 °C'ye kadar çalışma sıcaklıklarına ve alüminyum oksit - 815 °C'ye kadar çalışma sıcaklıklarına uygundur. Hacim gözenekliliğinin %5'ten %20'ye artmasıyla dielektrik sabiti seramiğin yoğunluğunun azalmasıyla doğru orantılı olarak azalır. Kuvars seramik malzemelerin dielektrik kaybı tanjant tanjantı 6, oda sıcaklığında 10 Hz frekansta 0,0002 - 0,0004'tür. Sıcaklık 1.000 °C'ye çıktığında tg 6 0,005'e çıkar.

Bor nitrür şu ana kadar 1.500 °C'ye kadar sıcaklıklarda tg5'i 0,001'in altında kalan tek malzemedir. Üstelik sinterlenmiş bor nitrürün tg8 değerindeki değişim 20... 1,350 ”C aralığında %3'ü geçmez, kuvars seramik malzemeler için bu değer %10'dur.

Yeterince güçlü iş parçaları oluşturmak için 1.600 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda sinterlenebilen, yüksek derecede aktif bor nitrür tozunun sentezine yönelik bir teknolojide uzmanlaşılmıştır. Bu tür malzemeler %1'e kadar yabancı madde içerir ve izotropik bir yapıya sahiptir. İyi yalıtkanlardır - oda sıcaklığında özgül hacim direnci 1 10 14 Ohm cm'den az değildir Bir darbenin etkisi altında nükleer radyasyon Bor nitrürde tan 8 0,01'e yükselir, ancak kuvars seramiklerde değişmez. Mükemmel ısı direnci nedeniyle, oldukça düşük bir mukavemete sahip olmasına rağmen, sinterlenmiş bor nitrür yapısal malzeme olarak kullanılır.

Bor nitrür bazlı malzemeler, özellikle sıcak preslenmiş olanlar yüksek ısı iletkenliğine sahipken, kuvars seramik malzemeler ısı yalıtıcılarına daha yakındır. Termal iletkenliği gözenekliliğe bağlı olarak 600...700 K sıcaklıkta 0,2...1,0 W/(m·K) aralığında dalgalanır. Yüksek termal iletkenlik, hem malzemenin bir avantajı olabilir (ısıl iletkenlik ne kadar yüksek olursa, termal gerilimler o kadar düşük olur) hem de radyotransparan malzemenin aynı zamanda ısıdan koruyucu işlevler de yerine getirmesi durumunda bir dezavantaj olabilir. Bor nitrür ve alümina seramik malzemeler için sıcaklık arttıkça ısıl iletkenlik azalır.

Kuvars seramik malzemeler ve cam seramikler D-2 için camsı, amorf faz belirleyici bir öneme sahiptir.

Karada, suda, havada ve uzayda çalışan ürünlerin optimum tasarımı, radyo geçirgen malzemelerin daha geniş bir şekilde kullanılmasına olanak tanır.

Pişmiş kilden yapılan yemekler birkaç yüzyıl önce ortaya çıktı ve o zamandan beri insan yaşamının ayrılmaz bir parçası haline geldi. Bugüne kadar neredeyse hiç değişmeden hayatta kaldı, ancak bugün tam olarak onun hakkında değil, daha pratik ve güzel halefi olan seramikler hakkında konuşmak istiyoruz.

Basit kilden farkı

Seramik kilden yalnızca birkaç açıdan farklıdır, ancak bunlar bitmiş ürüne yeni pratik özellikler kazandırmak için yeterlidir.

Bu malzeme iki ana bileşenden oluşur: baz olarak kullanılan kil ve katkı maddeleri. İkincisi olarak kum veya sıradan tebeşir gibi çeşitli katı mineral maddeler kullanılabilir. Bütün bunlar gözenekliliği, su emilimini ve hatta rengi etkiler.

Bir diğer önemli fark ise üretim teknolojisinde yatmaktadır. Bir kil ürününün pişirilmesi, üretiminin son aşamasıdır. seramik sofra bu savaşın sadece yarısı. Ek koruma ve artan dayanıklılık için yüzeyi mutlaka cam bazlı özel bir bileşim olan ince bir sır tabakasıyla kaplanır. Uygulamanın ardından koruyucu tabakanın yüzeye sabitlenmesi için daha düşük sıcaklıklarda tekrar fırınlanır.

Seramiğin özellikleri

Seçilen bileşenlere ve üretim teknolojisindeki farklılıklara bağlı olarak, seramik sofra takımlarının nihai özellikleri biraz değişebilir, ancak niteliklerin "temel listesi" tüm ürünler için aynı kalır:

• Dayanıklıdırlar ancak darbelere ve düşmelere dayanmazlar.
• Duvarlar seramik sofra gözenekli bir yapıya sahiptir, bu nedenle ısıtıldığında ısı tüm yüzeye eşit şekilde dağılarak düzgün bir şekilde yayılmaya başlar. Bunun, yemeklerin tadı üzerinde olumlu bir etkisi var, onları daha sulu ve zengin hale getiriyor, Rus fırınındaki çorbaları ve güveçleri anımsatıyor.
• Sır, tabanı nem emiliminden güvenilir bir şekilde korur ve çizilmeye karşı dayanıklıdır.
• Kaplamada camın varlığı pişirme kabına yapışmazlık özelliği kazandırır. Minimum miktarda yağla bile yüksek kaliteli seramik ürünler pişirme sırasında yapışmaz veya yanmaz.
• Malzeme çevre dostu ve güvenlidir.
• Kendine ait bir kokusu olmadığı için bitmiş yemeğin tadını bozamaz.
• Seramik ürünleri kullanmak için sıcaklık aralığı çok geniştir - bunları fırında pişirebilir ve yiyecekleri buzdolabında saklayabilirsiniz. Seramiğin tahammül edemeyeceği tek şey ani sıcaklık değişimleridir. Gözeneklerdeki havanın ani genleşmesi nedeniyle kolaylıkla çatlar.

çeşitler

Daha önce de belirttiğimiz gibi, bileşimde kullanılan bileşenler görünümü ve özellikleri etkiler, aslında birkaç tür malzeme oluşturur:

• Porselen en ünlü ve kolayca ayırt edilebilen türlerden biridir. Hafifliği ve ince, hafif şeffaf duvarları ile tanınabilir porselen tabaklar. Üretimi için beyaz kil kullanılır ve bu da “imzalı” beyaz-mavi tonu verir. Zarifliğine ve inceliğine rağmen porselen oldukça yüksek mukavemete ve ısı direncine sahiptir.
• Fayans - aynı zamanda beyaz kilden yapıldığı için porselene benzer, ancak ürünlerin duvarlarının daha kalın yapılması gerektiğinden daha gözenekli bir yapıya sahiptir. Çanak çömleğin genel mukavemeti porseleninkinden yaklaşık dörtte bir daha düşüktür.
• Pişmiş toprak kili - önceki türlerin aksine, bu malzemenin hardal sarısından zengin kahverengiye, kırmızımsı ve hatta siyaha kadar koyu tonları vardır. Bu özellik çoğu zaman yüzeyin şeffaf sır ile kaplanmasıyla avantaja dönüştürülür. Ek koruma olmadan, bu tür kil suyu güçlü bir şekilde emer, bu nedenle daha önce yalnızca dökme kuru ürünlerin depolanması için kapların yapımında kullanılıyordu.
• Cam seramik kil içermeyen modern bir malzemedir. Bununla birlikte, ondan yapılan yemekler yaklaşık olarak aynı prensibe göre yapılmaktadır - ürünler sadece özel bir cam bileşiminden oluşturulmamakta, aynı zamanda ek olarak pişirilmektedir.
• Dolomit nispeten yakın zamanda popülerlik kazanan başka bir çeşittir. Aslında seramik de değil (bir tür kireç taşıdır), fakat dış görünüş ve birçok özelliği buna çok benzer. Yemek pişirmeye ve fırında kullanmaya yönelik mutfak eşyaları ondan yapılmaz; çaydanlıklar, şekerlikler ve vazolar gibi eşyaların yapımında kullanılır.

Hangi mutfak eşyaları seramikten yapılmıştır?

Seramik oluşturmak için kullanılır bulaşıklar ve diğer mutfak eşyaları son derece yaygın. Şunlardan yapılmıştır:

• tencere,
• kızartma tavaları,
• bezelye,
• pişirme ve pişirme yemekleri,
• bardaklar, çaydanlıklar, takımlar,
• şekerlikler, tatlılar için vazolar,
• tabaklar ve büyük tabaklar,
• kepçe anlamına gelir ve çay poşetleri,
• tuzluklar,
• mutfak bıçakları.

Büyük olasılıkla bile değil tam liste, ve mutfağınıza bakarsanız muhtemelen bahsetmeyi unuttuğumuz bir şey bulacaksınız.

Ve son olarak, seramiklerin yalnızca yapışmaz kaplama olarak kullanıldığı tava ve tencerelere odaklanmakta fayda var. Isı dağılımı açısından sıradan metal kaplara daha yakındırlar ancak kaplama, Teflon'un aksine çok daha güçlü ve daha dayanıklıdır. Ancak seramik kaplarda hazırlanan yemeklerin bu zengin aroma ve özel tat özelliğini yakalamak mümkün olmayacaktır.