Керамика, Гончарное ремесло
Многоликость технической керамики

Многоликость технической керамики

К керамическим относят очень обширную по составу группу материалов, технология которых включает формование и последующий обжиг изделий. Керамические изделия принято делить на тонкие и грубые. К первым, обладающим спекшимся или мелкопористым черепком и однородной плотной структурой, относятся фарфор, фаянс, майолика и специальные керамики (корундовая, муллитовая, энстатитовая или стеатитовая, кордиеритовая, на основе метатитаната бария, ферритов - феррошпинелей, феррогранатов и др.). Главными представителями грубой керамики с малооднородным и пористым изломом являются огнеупоры, рассмотренные в предыдущем разделе.

В зависимости от назначения в керамических изделиях ценятся очень разнообразные свойства: цвет, просвечиваемость, отсутствие открытой пористости, прочность, термостойкость (особенно для кварцевой керамики), устойчивость к химическим воздействиям, диэлектрические показатели, низкое водопоглощение, плотность, коэффициент термического расширения (для кордиеритовой керамики), пьезоэлектрические свойства (для BaTiO3 и других титанатов), магнитные (для ферритов) и сверхпроводящие свойства и т.д. Получение заданных свойств изделий достигается подбором сырьевых материалов и добавок, особенностями технологии, поэтому задачи технической петрологии специфичны для каждого вида керамики.

Из фарфора, фаянса производят хозяйственную посуду, художественно-декоративные, электро-, радиотехнические и специальные изделия для радио, авиа- и автопромышленности. Корундовая керамика используется как электроизоляционный и конструкционный материал в электронике, машиностроении, энергетике, авиации и химии. Из муллитовой керамики изготавливают детали, работающие в условиях высоких температур, при высоких частотах электрического тока. Изделия на основе кордиерита могут подвергаться резким температурным изменениям во время службы. Стеатит используется в качестве высокочастотного диэлектрика.

Керамики на основе метатитаната бария применяются для изготовления конденсаторов большой емкости, приборов для измерения давлений, ускорений и вибрации. Ферриты применяются в технике связи как электромагнитные фильтры, в радио- и телевизионной аппаратуре, атомной технике, при изготовлении постоянных магнитов, магнитных лент, запоминающих и логических устройств в компьютерах (ЭВМ). Кварцевая керамика применяется в ракетной, атомной и электротехнической промышленности как огнеупорный и теплоизоляционный материал. Выдающимся достижением является создание высокотемпературных сверхпроводников (в том числе керамик) с температурами перехода в сверхпроводящее состояние (Тс) выше температуры кипения азота - 77К.

Роль технической петрологии в процессах производства тонкой керамики заключается в изучении сырья, его пригодности; минерального состава и структурно-текстурных особенностей изделий, отражающих ход реакций и определяющих их свойства; а также диаграмм состояния соответствующих систем.

Среди видов фарфора различают твердый (хозяйственный, электротехнический, химический) и мягкий (высокополевошпатовый, фриттовый, костяной и др.). Твердый фарфор характеризуется плотной текстурой и состоит из кристаллических фаз (муллита, метакристобалита и кварца), стекла и пузырьков газа. Структурно-минералогическими критериями степени зрелости фарфорового черепка могут служить количество ассимилированного кварца по отношению к введенному; средний размер остаточных зерен кварца; ширина реакционной каймы вокруг них; размеры и количество закрытых и открытых пор.

В фарфоре содержится 15-30% муллита, 6-10% метакристобалита, 8-12% непрореагировавшего кварца. Стекло, близкое по составу к температурному минимуму гаплогранитной системы при 1 атмосфере, составляет до 60% твердого и до 85% мягкого фарфора. Оно цементирует все кристаллические фазы. Газовая фаза, образовавшаяся за счет диссоциации минералов исходного сырья, восстановления окислов железа, окисления органики и захваченного воздуха, занимает 4-6% объема в виде закрытых пор. Разработана методика определения количественного фазового состава в аншлифах после травления их поверхности 3% раствором NH4F . HF. В нормально обожженном фарфоре (в отличие от "недожога" и "пережога") муллит образует сетку игл размером 7-18 мкм на месте первичных зерен полевого шпата и размером 2-3 мкм среди стекла. Отдельные иглы окружают крупные газовые пузырьки. Реликтовые зерна кварца имеют размер 18-25 мкм с каймами метакристобалита вокруг них шириной 2-4 мкм. Оптимальный размер закрытых пор 10 мкм при практическом отсутствии открытых.

Микроструктура чистой муллитовой керамики (при соотношении Ai2 O3: SIO2 в смеси 3:2) мелко-кристаллическая, призматически-зернистая, оптимальный размер кристаллов муллита от 5 до 40 мкм, с небольшой пористостью. Свойства муллитовой керамики - все механические и особенно электрические - улучшаются с увеличением содержания муллита.

Клиноэнстатитовую (стеатитовую) керамику получают на основе талька - Mg3Si4O!0(OH)2, плотные разновидности которого называют стеатитом. При нагревании тальк переходит в метасиликат магния, который, претерпевая ряд модификационных изменений, превращается при температуре 1200-1400 в клиноэнстатит. Мелкозернистая структура стеатитовых изделий и низкое содержание стекловидной фазы определяют их электрические и механические свойства, включая высокую диэлектрическую константу и малые диэлектрические потери.

Кордиеритовая керамика, полученная на основе кордиерита (2MgO2Ai2O35SiO2), ввиду его низкого коэффициента термического расширения, может подвергаться резким температурным изменениям во время службы. Кордиерит при спекании образуется в виде - формы, имеет короткие псевдогексагональные призмы размером 0,05 мм. Ниже 925о при кристаллизации стекла, заполняющего промежутки между кристаллами кордиерита, может выделитья -кордиерит в виде волокнистых кристаллов. Эта фаза нежелательна из-за более высокого коэфициента термического расширения, чем у - формы.

Основная фаза керамики на основе метатитаната бария - BaTiO3 - имеет тетрагональную структуру. Нежелательной, в силу отсутствия сегнетоэлектрических свойств, является гексагональная модификация, устойчивая выше 14600, при этом она может сохраняться вплоть до комнатной температуры. Структура керамики на основе метатитаната бария сильно варьирует от состава и условий кристаллизации. При избытке бария наблюдается мелкозернистая структура с размером зерен 5-10 мкм; квазистехиометрические составы имеют зерна 20 мкм; при избытке Тi4+ структура керамики становится крупнозернистой с размером зерен до 50-100 мкм и более. Для получения высоких показателей керамика должна иметь мелкозернистую структуру.

В группу керамических материалов и изделий входят также строительная керамика (строительный кирпич, кровельная черепица, дренажные трубы, печные кафели и терракота и др.); каменно-керамические изделия (клинкер, канализационные трубы, плиты для полов, кислотоупорные изделия). В качестве основного сырья для изготовления этих изделий используются преимущественно глины или их смеси с минеральными непластичными материалами (кварц, полевой шпат и др). Если минералого-петрографические исследования сыграли важнейшую роль в разработке составов, технологии производства и свойств тонкокерамических и огнеупорных материалов, то в области строительной керамики и каменно-керамических изделий они проводятся менее широко. Это связано с определенными трудностями в изучении фаз в этих изделиях, отличающихся крайне мелкозернистым состоянием - они распознаются с трудом. а их оптические свойства практически невозможно определить. Фазовые соотношения очень сложны вследствие крайней неоднородности исходных материалов и низкой температуры обжига (900-10500), при которой не достигается равновесное состояние. Тем не менее в ряде случаев микроскоп успешно используется в решении определенных проблем: изучение минералогического и гранулометрического состава глин и определение их качества, изменение их фазового состава в процессе обжига, причины образования "выцветов" (сульфатов) в солевых глазурях и др.

В последнее время объектом пристального внимания исследователей, в том числе кристаллографов, минералогов и петрологов, стали сверхпроводящие материалы, к которым относятся монокристаллы, пленки и керамика. Сверхпроводимостью называют способность веществ переносить электрический ток без потерь. Температура, при которой возникает сверхпроводимость, получила название критической (или температура перехода в сверхпроводящее состояние) и обозначается Тс. В настоящее время сверхпроводимость обнаружена у 27 элементов периодической системы Д.И.Менделеева, у 13 элементов она обнаруживается под действием давления, у 1000 сплавов, у широкого класса керамик, относящихся к категории высокотемпературных сверхпроводников.

В 1986 г. швейцарскими физиками И.Г.Беднортцем и К.А.Мюллером в Цюрихской исследовательской лаборатории IBM открыта сверхпроводимость у керамик La2-xBaxCuO4 с Тс = 350К и Lа2-xSrxCuO4 c Тс=400 К. Вскоре были синтезированы керамики YBa2Cu3O7-x c Tc =900K, Bi3Sr2CaCu2O8 c Tc =1100K, Ti2Ba2CaCu2O8 c Tc=1250K. В последнее время получено соединение HgBa2Ca2Cu3O8+x c Tc=1350K, которая на 1999 год является самой высокой. Открытие сверхпроводников с такими значениями Тс , получивших название высокотемпературных, является выдающимся, поскольку для достижения сверхпроводящих систем стало возможным использовать дешевый и относительно легко доступный жидкий азот ( температура кипения 770 К) вместо дорогостоящего гелия ( температура кипения 4,220 К).

Большое внимание исследователей к высокотемпературным сверхпроводникам обусловлено, с одной стороны, особыми химическими, физическими и физико-химическими свойствами сложных оксидных соединений, с другой - значительной ролью, которую они могут играть в электронике, электротехнике, при создании томографов, квантовых интерферометров,элементов памяти и др. Использование явления сверхпроводимости сулит большие перспективы в создании мощных электродвигателей и электромагнитов, линий электропередач и скоростных поездов на магнитной подушке, движущихся без трения.

Анализ экспериментальных данных по изучению влияния температуры, давления и химического состава на фазовый состав, кристаллическое строение. электрофизические и критические свойства высокотемпературных сверхпроводящих соединений осуществляется методами термо-, баро-, рентгенографии, нейтронографии, электронографии, масс-спектроскопии, мессбауэровской спектроскопии, гравиметрии, термографии др. Методы изучения фазового состава и структуры должны дополняться петрографическими исследованиями с "минералогической" характеристикой фаз, сопутствующих кристаллам высокотемпературных сверхпроводников.

Все известные в настоящее время высокотемпературные сверхпроводники являются оксидами, большинство из которых содержат медь, но имеются также и соединения без меди. Все соединения кристаллизуются в идеальном или нарушенном структурном типе перовскита. В существенной мере исследования высокотемпературных сверхпровониковых соединений являются кристаллохимическими.

Особое внимание уделяется изучению состояния кислородной подрешетки, т.е. концентрации, структурного положения и подвижности атомов кислорода в кристаллической структуре. Это вызвано тем, что с кислородом в оксидных сверхпроводниках связывают как понимание природы высокотемпературной сверхпроводимости, так и объяснение нестабильности свойств высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Так в многочисленных работах показано, что сверхпроводимость при Тс=90-94К обеспечивает ромбическая фаза YBa2Cu3O7-x. При увеличении величины х Тс понижается, а при х=0,6-1,0 фаза становится тетрагональной и несверхпроводящей.

При получении монокристаллов высокотемпературных сверхпроводящих соединений проводятся не только технологические работы по поиску оптимальных режимов, но и исследование самих процессов роста кристаллов: кинетика зародышеобразования, механизм роста отдельных граней, влияние условий кристаллизации на форму и дефектность кристаллов, распределение примесей для разных пирамид роста и т.д.

Высокотемпературные сверхпроводящие керамики, подобно обычным керамическим материалам, приготовляются из оксидных порошков, а затем подвергаются прессованию и спеканию. Состояние исходного порошка, условия синтеза оказывают сильное влияние на плотность и микроструктуру образцов. Керамические материалы содержат неориентированные зерна, поры и почти всегда примесь посторонних фаз.

Изготовление высокотемпературных сверхпроводящих керамик состава TRBa2Cu3Oy в твердой фазе протекает при высокой температуре (11730К) в смеси реагентов. Образцы в виде таблеток произвольной формы получают прессованием из свежесинтезированного продукта в виде порошка при давлении до 980 бар и температуре 3000К. После спекания и насыщения кислородом образцы имели плотность от 4 до 5 г/см3 и малые значения критического тока при температуре 770К в нулевом магнитном поле.

При синтезе высокотемпературных сверхпроводящих керамик тонкодисперсные порошки начинают спекаться при температурах на 50-800 ниже и в более широком температурном интервале, чем крупнозернистые. Это позволяет избежать образования значительных количеств жидкой фазы и деформации образца. Размер зерен порошка составляет 13-25 мкм. При оптимальном режиме спекания получена керамика YBa2Cu307-x c объемной плотностью 5,8-6 г/см3 с Тс=90-950К. Спекание до минимальной пористости должно проводиться в узком температурном интервале 930-9500. Введение небольшого количества примесных оксидов Са, Ag, К в основной состав положительно сказывается на свойствах Y-Ba-Cu-O -керамик, способствует образованию необходимой текстуры.

С целью получения высокоплотных текстурированных керамик применяют горячее прессование. В такой керамике кристаллографическая ось с гранул ориентирована почти параллельно направлению приложения внешнего давления. С увеличением плотности и появлением текстуры возрастает химическая стойкость керамики к воздействию атмосферной влаги и СО2.

Анализ структуры образцов после разных режимов их обработки показал, что наиболее оптимальные свойства имеют образцы с хорошо развитой связностью зерен, средний размер которых 50-70мкм. В структуре должна отсутствовать фракция мелких зерен. Минералого-петрографический контроль образцов позволяет изменять размер сверхпроводящих зерен и регулировать состав и структуру разделяющих их диэлектрических прослоек, в результате чего дает возможность получить материалы с высокими критическими параметрами.


просмотров: 2639
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Search Results from «Озон» Столовая посуда
 
Салатник Walmer "Pepper", цвет: желтый, 20 x 21 х 4 см
Салатник Walmer "Pepper", цвет: желтый, 20 x 21 х 4 см
Салатник Walmer "Yellow Pepper" в виде перца изготовлен из стекла. Интересная подача в таком необычном салатнике порадует детей и ваших гостей....

Цена:
249 руб

Зубочистки "Aviora", с ментолом, 1000 шт
Зубочистки "Aviora", с ментолом, 1000 шт
Зубочистки "Aviora" с ментолом предназначены для ухода за полостью рта после приема пищи. Их также можно использовать в качестве шпажек для канапе. Сегодня зубочистки предлагаются во всех учреждениях общественного питания от скромных кафе до фешенебельных ресторанов.
Зубочистки "Paterra" изготовлены из древесины высокой плотности. Зубочистки не слоятся, не ломаются и имеют отличную заточку.

Каждая зубочистка в индивидуальной бумажной упаковке.

Комплектация: 1000 шт.

Уважаемые клиенты!
Обращаем ваше внимание на возможные изменения в дизайне упаковки. Качественные характеристики товара остаются неизменными. Поставка осуществляется в зависимости от наличия на складе....

Цена:
141 руб

Салатник Luminarc "Empilable", с крышкой, 14 см
Салатник Luminarc "Empilable", с крышкой, 14 см
Салатник Luminarc "Empilable", изготовленный из высококачественного стекла, прекрасно впишется в интерьер вашей кухни и станет достойным дополнением к кухонному инвентарю. Изделие оснащено плотно прилегающей крышкой из пластика.
Такой салатник не только украсит ваш кухонный стол и подчеркнет прекрасный вкус хозяйки, но и станет отличным подарком.

Диаметр по верхнему краю: 14 см....

Цена:
189 руб

Кружка Priority "Лиса", 380 мл
Кружка Priority "Лиса", 380 мл
Коллекционная кружка Priority "Лиса" из костяного фарфора высокого качества.
Рисунок, созданный талантливым российским художником, станет прекрасным поводом улыбнуться первой утренней чашке кофе даже в самую хмурую погоду.
...

Цена:
429 руб

Чайная пара "Ahmad Tea", цвет: темно-зеленый, белый, 2 предмета
Чайная пара "Ahmad Tea", цвет: темно-зеленый, белый, 2 предмета
Чайная пара "Ahmad Tea" состоит из чашки и блюдца, изготовленных из экологически чистой глазурованной керамики.
Керамика - исключительно термостойкий, экологически чистый материал, сохраняющий все натуральные свойства воды и ее природный вкус, обладающий низкой теплопроводностью - напиток дольше остается горячим.
Аристократичные чашки "Ahmad Tea" известны тем, что из них пьют чай знатоки клуба "Что? Где? Когда?".
Чайная пара "Ahmad Tea" станет отличным подарком для любителей чая. Дизайн изделий, несомненно, придется по вкусу и ценителям классики, и тем, кто предпочитает современный стиль.
Изделия можно мыть в посудомоечной машине и использовать в микроволной печи.

Объем чашки: 200 мл.
Высота чашки: 7,5 см.
Диаметр (по верхнему краю): 8,5 см.
Диаметр блюдца: 15 см.
Высота блюдца: 2 см....

Цена:
151 руб

Кружка Priority "Сова", 380 мл
Кружка Priority "Сова", 380 мл
Коллекционная кружка Priority "Сова" из костяного фарфора высокого качества. Рисунок, созданный талантливым российским художником, станет прекрасным поводом улыбнуться первой утренней чашке кофе даже в самую хмурую погоду.
...

Цена:
429 руб

Блюдо на ножке Pasabahce "Patisserie", диаметр 28 см
Блюдо на ножке Pasabahce "Patisserie", диаметр 28 см
Блюдо на ножке Pasabahce "Patisserie", выполненное из высококачественного стекла, оригинально украсит праздничный стол и поможет красиво расположить торт или пирог. Блюдо с рифлеными краями установлено на изящную ножку.
Функциональность и эстетичность блюда Pasabahce "Patisserie" порадует любую хозяйку.

Диаметр блюда: 28 см.
Высота блюда: 9 см....

Цена:
499 руб

Сырница Oriental way 20см C7008
Сырница Oriental way 20см C7008
Сырница "Oriental way" выполнена из высококачественной древесины гевеи и пластика. Имеет форму круглого подноса с прозрачной крышкой. Сырницу можно использовать в холодильнике, мыть в теплой воде.
Благодаря такой сырнице ваш сыр всегда будет свежим.

Особенности сырницы "Oriental way":
  • высокое качество шлифовки поверхности изделия
  • двухслойное покрытие пищевым лаком, безопасным для здоровья человека
  • степень влажность 8-10%, не трескается и не рассыхается
  • высокая плотность структуры древесины
  • устойчива к механическим воздействиям. Характеристики:
    • Материал: пластик, дерево.
    • Диаметр: 20 см.
    • Высота (с крышкой): 12,5 см.
    • Размер упаковки: 20,5 см х 21 см х 10 см.
    • Производитель: Китай.
    • Артикул:C7008.
    ...

  • Цена:
    1089 руб

    Поднос на ножках Oriental way BB3002
    Поднос на ножках Oriental way BB3002
    Столик-поднос "Oriental way", выполненный из бамбука, практичен и прослужит вам долгие годы. Благодаря двум ручкам вы сможете с легкостью переносить стол, а удобные ножки надежно удержат его на любой поверхности. С этим столиком ваш утренний завтрак...

    Цена:
    1379 руб

    Блюдо сервировочное Walmer "Lettuce", 20 x 24 х 2,4 см
    Блюдо сервировочное Walmer "Lettuce", 20 x 24 х 2,4 см
    Сервировочное блюдо Walmer "Lettuce" в виде салатного листа изготовлено из стекла. Блюдо отлично подойдет для сервировки различных блюд, например, сладостей или закусок. Интересная подача в таком необычном блюде порадует детей и ваших гостей....

    Цена:
    279 руб



    2003 Copyright © «Keramika.Peterlife.ru» Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
    Энциклопедия керамики, продажа керамики, фарфора, фаянса, хрусталь. Производители. Посуда. Аукцион.
    Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
      Яндекс цитирования Яндекс.Метрика