Керамика, Гончарное ремесло
Керамика: Безграничные возможности применения

Керамика: Безграничные возможности применения

Керамика промышленная - изделия, получаемые путем спекания неорганических, неметаллических материалов и имеющие промышленное или техническое применение. Компонентами этих материалов обычно являются вещества с высокой температурой плавления или размягчения.

Промышленную керамику образует большая группа материалов, имеющих специальное применение, отличное от бытового или декоративного. Как правило, к ней не относят стекла, эмали, строительные материалы и некоторые цементы и огнеупоры.

Керамика получается нагревом до высокой температуры изделий, сформованных из уплотненного порошка. В случае традиционных материалов порошок обычно представляет собой смесь глины и других встречающихся в природе минералов. Процесс производства по существу один и тот же для всех видов промышленной керамики. Обычно берется тонкий порошок (размер частиц около 1 мкм), полученный размолом или из растворов путем химического осаждения, распыления или сублимационной сушки, и уплотняется давлением в пресс-форме, как правило, карбидовольфрамовой или стальной. К порошку можно добавлять немного органической связки (например, воска) для придания прессовке прочности и способности сохранять форму. Впоследствии, во время обжига, связка выжигается. Затем форма заготовки может быть изменена путем резания, сверления или другого вида механической обработки.

Бóльшая однородность упаковки порошка может быть достигнута посредством использования давления жидкости для его уплотнения в гибкой резиновой или пластмассовой форме. Таким способом могут быть получены крупные порошковые заготовки. Добавление к порошку значительного количества пластификатора (до 50%) делает смесь достаточно пластичной, так что при умеренных температурах (от 50 до 200° С) ее можно подвергнуть прессованию или литьевому формованию под давлением. Способ литья под давлением хорошо подходит для быстрого производства небольших изделий сложной формы.

Суспензии порошков в воде, или шликеры, имеющие низкую вязкость, но содержащие большие объемы твердых материалов, легко получить путем добавления небольшого количества поверхностно-активного вещества (дефлокулянта, или диспергатора). Вода оттекает в пористые стенки пресс-формы, а внутри нее остается заготовка в виде влажного, но хорошо уплотненного порошка. Этот метод широко используется в производстве посуды. Его также применяют для изготовления турбинных лопаток из порошков нитрида кремния или карбида кремния.

Все описанные выше процессы дают уплотненный и сформованный порошок (заготовку изделия). Уплотненные частицы затем спекаются путем нагрева, как правило, в электрической печи, с образованием твердого изделия. При высоких температурах (от 1000 до 1700° С) частицы твердых материалов слипаются подобно частицам меда при комнатной температуре. Время обработки варьируется от нескольких минут до нескольких часов. Спекание частиц приводит к образованию более плотного продукта, и изделие может уменьшиться в объеме на 20%.

Уплотнение можно ускорить применением более высоких температур и более мелких частиц одного размера. Его также можно усилить, прилагая давление во время нагрева. Этот метод используют, когда требуется максимальная прочность. Обычно в зависимости от температуры, которая может достигать 2000° С и выше, применяют пресс-формы и пуансоны из графита или сплавов никеля. Для передачи давления на порошок можно применить инертный газ, например аргон или азот. При этом порошок часто заключают в тонкую стеклянную оболочку, которая размягчается при температуре прессования, или предварительно нагревают с переходом в такое состояние, в котором он непроницаем для газа.

Широко используемый способ ускорить уплотнение – ввести в смесь небольшое количество вещества, которое образует жидкий растворитель для основного компонента при температуре печи. Производство алюмооксидной керамики с помощью силикатов – пример применения этого способа; силикаты магния и иттрия широко используются в производстве нитрида кремния.

Процессы нагрева и прессования создают полностью уплотненную мелкозернистую однородную структуру. Содержание побочных и межзеренных фаз обычно сводится к минимуму. Примечательным исключением является намеренное внедрение частиц вторичной фазы, например диоксида циркония, для упрочнения материала и придания ему твердости.

Недостаток межзеренных фаз, особенно тех, которые при охлаждении переходят в стеклообразное состояние, состоит в том, что они могут изменять свойства материала в нежелательном направлении. Жидкая фаза должна удаляться в процессе уплотнения. Она удаляется при кристаллизации межзеренной фазы или путем перехода в твердый раствор; оба способа использовались в случае сиалонов (материалов на основе нитрида кремния, содержащих кремний, алюминий, кислород, азот и другие элементы). Были попытки использовать уплотняющие добавки, которые не образуют жидкой фазы. Пример такой добавки – оксид магния, небольшое количество которого способствует уплотнению оксида алюминия, применяемого в производстве прозрачных колб натриевых ламп высокого давления.

Тонкие керамические покрытия, прочно сцепленные с поверхностью металлов и других материалов, можно получить путем пламенного или плазменного напыления порошка. При этом достигаются весьма высокие температуры и скорости частиц порошка. Кинетическая энергия ударяющихся о подложку размягченных частиц достаточна, чтобы вызвать их дальнейшее расплавление и обеспечить сцепление с подложкой, которая остается холодной. Температура плазмы достигает 15 000° С и выше, температура пламени близка к 2500° С.

Для получения керамического материала с хорошими свойствами надо, чтобы его микроструктура была мелкозернистой, однородной, свободной от дефектов и воспроизводимой. Главным условием этого является производство подходящих высококачественных порошков. Для реализации этой цели были исследованы два подхода. Первый состоит в использовании порошков чрезвычайно мелких частиц (размером 10–100 нм). Однако с такими порошками трудно работать, т.к. их частицы имеют склонность к слипанию. Второй подход состоит в получении сферических частиц диаметром ~1 мкм, которые стремятся расположиться регулярным и соразмерным образом, что приводит к образованию зернами регулярной структуры. Для реализации обоих подходов требуются технологические условия, трудно достижимые в традиционных отраслях керамической промышленности.

Главные области текущих и потенциальных применений промышленной керамики – машиностроение, электротехника и электроника. Два бытовых применения, отмеченных широким рыночным спросом, – магниты из ферритной керамики, используемые во всех телевизионных приемниках и видеотерминалах, и износостойкие уплотнительные кольца (керамика на основе оксида алюминия) водяных насосов для систем центрального отопления. Два приведенных ниже примера иллюстрируют разнообразие применений керамики и разработанных типов керамических материалов.


Машиностроение


Интерес к керамике основывается на ее высокотемпературных прочности и сопротивлению ползучести. Керамики на основе нитрида кремния, карбида кремния и диоксида циркония используются в дизельных и газотурбинных двигателях. Полностью керамический двигатель, работающий при очень высоких температурах, успешно испытан в лаборатории.

Промышленная керамика широко используется при нормальных температурах в условиях, требующих от материала твердости, стойкости к истиранию и прочности. Из карбидокремниевой и алюмооксидной керамики изготавливают уплотнения насосов и детали клапанов, подверженные абразивному действию суспензий и жидкостей. Инструмент с режущей кромкой из корундовой керамики во многих областях металлообработки заменил инструмент на основе карбида вольфрама. Твердая, прочная нитридкремниевая керамика сиалоновой группы была разработана для таких специализированных применений, как высокоскоростная обработка резанием никелевых сплавов и чугуна, прокатка труб и вырубка угля.

Существует широкий спрос на керамические материалы для нитепроводников с высокими механическими характеристиками. Это элементы оборудования текстильной промышленности: нитеводители - глазки, втулки, кольца, пластины. Ресурс работы - не менее 1 года - в 3-5 раз выше ресурса аналогичных фарфоровых изделий.

Изностойкие элементы рушко-центробежных машин, изностойкие элементы подшипников, рабочие пластины режущих инструментов.

Электротехника и электроника

Керамические материалы используются для изготовления изоляторов разнообразного назначения. Тонкие пластины из алюмооксидной керамики широко применяются как подложки для монтажа микропроцессоров и связанных с ними элементов и схем. Алюмооксидная керамика имеет хорошую долговременную электрическую и химическую стабильность при воздействии высокочастотных токов. Она достаточно прочна, чтобы выдерживать высокие тепловые и механические нагрузки, возникающие в условиях температур до 250° С, которые могут создаваться некоторыми электрическими приборами. Изоляторы из алюмооксидной керамики применяются в клистронах и магнетронах. Отвод тепла, особенно от многослойных керамических приборов, улучшается при использовании керамики с высокой теплопроводностью, например оксидбериллиевой и нитридалюминиевой.

Тонкие изолирующие пленки из керамических материалов дают возможность хранить большие электрические заряды в очень малом объеме. Сегнетоэлектрическая керамика, например титанатбариевая и титанатстронциевая, а также аналогичные материалы, содержащие небольшие добавки оксидов, например лантана и неодима, входят в эту категорию. Диэлектрические керамические материалы, позволяющие миниатюризовать конденсаторы, играют важную роль в развитии техники полупроводниковых электронных приборов.

Приложение электрического поля к сегнетоэлектрическим кристаллам некоторого типа приводит к изменению их формы и наоборот. Это свойство цирконат-титанатов свинца очень ценно для таких устройств, как преобразователи, тензодатчики, акселерометры, датчики давления, микрофоны, головки звукозаписи – воспроизведения, гидролокаторы и ультразвуковые очистители. Сегнетоэлектрические керамические материалы применяются также как пироэлектрические датчики в приборах теплового видения и в электрооптических приборах, где приложенное электрическое поле изменяет оптические характеристики материала.

А так же диффузные отражатели лазерных и других установок, рассеивающие и поглощающие покрытия для колб высокоинтенсивных источников света.

Магнитные материалы

Ферриты, содержащие барий или стронций, широко применяются в качестве дешевого материала для постоянных магнитов в различных устройствах, например электродвигателях. Большие количества таких ферритов используются также в видеотехническом, радиотехническом и микроволновом оборудовании. Ферриты из оксида железа с добавками других оксидов применяются в тех случаях, когда требуется высокая чувствительность к изменению приложенного электрического поля. Марганцово-цинковые ферриты используются как материалы для сердечников трансформаторов, настроечных приборов и головок магнитозаписи. Никель-цинковые ферриты применяются в микроволновых устройствах. Порошкообразные ферриты составляют основу многих типов магнитозаписывающей ленты, магнитных дисков и плат, используемых для хранения информации.

Биокерамика

Использование керамических заменителей частей человеческого тела в последние десятилетия неуклонно растет. Чистая (99,9%) алюмооксидная керамика применяется для протезирования тазобедренных суставов и зубов. Специально приготовленную пористую алюмооксидную керамику удается соединять с живой тканью. Такая керамика, как кальцийгидроксофосфатная, устойчива к биодеградации и к тому же совместима с костной тканью. Ортопедические и зубные имплантанты используются для реконструкции костей в случаях частичной потери костной ткани из-за травмы или болезни. Керамика на основе фосфатов натрия и кальция медленно разрушается и рассасывается в ходе нормальных биохимических процессов в теле, пока не останется только естественная кость.

Броня

Очень твердые и прочные керамические листы и пластины, изготовленные из оксида алюминия, карбида бора или нитрида кремния, гасят большую часть энергии удара высокоскоростной поражающей частицы, например пули. Керамические пластины закрепляются на подкладке из алюминия или другого легкого, гибкого материала. Керамические броневые листы и пластины используются для защиты человеческого тела, а также военных самолетов и вертолетов.

Оконные материалы

Кристаллическая керамика более прочна и огнестойка, чем обычные стекла. Оконные материалы из алюмооксидной керамики используются в условиях высоких температур и высоких механических напряжений, например в качестве колб натриевых ламп высокого давления. Не оставляющие царапин «стекла» для ручных часов изготавливаются из прозрачных монокристаллов оксида алюминия. Монокристаллический оксид алюминия, содержащий различные примеси, является также лазерным материалом.

Атомная энергетика

Керамика применяется вместо металлов в ядерных реакторах. Топливные таблетки из диоксида урана используются в реакторах, рабочие температуры которых слишком высоки для металлического урана. Дисковые прокладки из оксида алюминия помещают между топливным блоком и дном металлического контейнера в качестве теплоизолятора. Система регулирования реактора должна включать поглотители нейтронов, такие, как бор, поэтому во многих таких системах применяется карбид бора.

Датчики и пускатели

Постоянно растет число применений, где требуется контроль содержания загрязняющих газов в воздухе и других газовых смесях. Системы контроля должны обеспечивать непрерывное поступление данных о концентрациях всех загрязняющих газов. Для этой цели используются керамические газовые датчики. Обычно они изготавливаются из полупроводящей оксидной керамики, например диоксидтитановой, оксидоловянной или оксидцинковой. Подобные датчики могут обнаруживать низкие концентрации таких газов, как окись углерода, кислород, сероводород и окислы азота, и запускать регулирующие системы.

Металлургия

Тигли, дозаторы, валы, плунжера, прессформы, прецизионная оснастка для литья и штамповки металлов и сплавов, чаши для моллирования стекол, стаканы для непрерывной разливки стали.

Стекольная промышленность

Сталеразливочные стаканы для установок непрерывной разливки сталей глуходонные или открытые, с двумя или более входными боковыми отверстиями.


В оборонной промышленности


Стратегическое значение в изготовлении радиопрозрачных окон и иллюминаторов, носовыв вставок для ракет систем ПВО и ПРО, радиопрозрачные обтекатели ракет, воздухосборники из кварцевой и ситаллокерамики.

Химическая промышленность

Прокладки, ступки, пестики Элементы тепловой защиты печей, установок импульсных режимов, изоляционные элементы высокоинтенсивных тепловых установок, разрядные камеры высокоинтенсивных генераторов.




Строительная отрасль

Ну, тут уж, без керамики не было бы и половины того огромного перечня строительных материалов, из чего строятся наши здания!






просмотров: 19793
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 "Leaf Lettuce". W22071323
Салатник Walmer "Leaf Lettuce". W22071323
Салатник Walmer "Leaf Lettuce" в виде листа салата изготовлен из тонкого, но прочного стекла.
Благодаря инновационной технологии "впечатывания" в стекло, краски не теряют яркость при частом мытье.
Салатник легко мыть и удобно хранить.

Размер салатника: 13 x 23 см....

Цена:
229 руб

Блюдо для лимона Pasabahce "Basic", с крышкой, диаметр 10 см
Блюдо для лимона Pasabahce "Basic", с крышкой, диаметр 10 см
Цена:
159 руб

Кофейная пара "Мокко. Белье", 2 предмета
Кофейная пара "Мокко. Белье", 2 предмета
Кофейная пара "Мокко. Белье" изготовлен из фарфора высокого качества. Дизайн изделия снежно-белого цвета не содержит ничего лишнего. Лаконичный стиль делает предлагаемую модель удивительно элегантной.

Объем чашки: 100 мл.
...

Цена:
139 руб

Кружка "Влюбленные сердца", цвет: красный, 2 шт. 92959
Кружка "Влюбленные сердца", цвет: красный, 2 шт. 92959
Кружки "Влюбленные сердца", изготовленная из керамики красного цвета в виде сердец. Такая кружка придется по вкусу ценителям утонченности и изысканности.
Кружка "Влюбленные сердца" послужит не только приятным подарком, но и практичным сувениром....

Цена:
649 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:
187 руб

Кофейная пара Elan Gallery "Звездное небо", 130 мл, 4 предмета. 730301
Кофейная пара Elan Gallery "Звездное небо", 130 мл, 4 предмета. 730301
Кофейный набор на одну персону Elan Gallery "Звездное небо" понравится любителям кофе.
В комплекте две чашки и два блюдца.
Изделие станет желанным подарком для ваших близких!
Не применять в микроволновой печи....

Цена:
950 руб

Кружка хамелеон Эврика "Проснись NEW", 300 мл. 98053
Кружка хамелеон Эврика "Проснись NEW", 300 мл. 98053
Оригинальная кружка. Размеры кружки: 11х10х8 см, материал - белый картон....

Цена:
233 руб

Бульонница "Белье", 470 мл. 1109501
Бульонница "Белье", 470 мл. 1109501
Чашка Белье", изготовленная из высококачественного фарфора, предназначена для подачи супов и бульонов. Изделие оснащено 2 ручками для более удобного использования.
Оригинальная чашка для бульона "Белье" украсит сервировку вашего стола и подчеркнет прекрасный вкус хозяина, а также станет отличным подарком....

Цена:
177 руб

Чайная пара Walmer "Mirabella", цвет: голубой, 220 мл
Чайная пара Walmer "Mirabella", цвет: голубой, 220 мл
Чайная пара Walmer "Mirabella" состоит из чашки и блюдца, изготовленных из высококачественного фарфора и оформленных цветочным рисунком. Яркий дизайн, несомненно, придется вам по вкусу.
Чайная пара Walmer "Mirabella" украсит ваш кухонный стол, а также станет замечательным подарком к любому празднику.

Объем чашки: 220 мл.
Высота чашки: 7 см.
Диаметр блюдца: 15 см....

Цена:
395 руб

Вазочка под зубочистки Elan Gallery "Сова", цвет: прозрачный, высота 5 см
Вазочка под зубочистки Elan Gallery "Сова", цвет: прозрачный, высота 5 см
Вазочка под зубочистки коллекции - приятная интерьерная мелочь, которая прекрасно дополнит облик вашего стола. Станет замечательным подарком по любому поводу....

Цена:
219 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