7.8. Характеристики некоторых керамик.
7.8.1. Высокоглиноземистая керамика.
Высокоглиноземистая керамика с содержанием Аl2O3 от 97 до 99.5% обладает химической стойкостью к агрессивным средам, достаточной прочностью и огнеупорностью, устойчивостью к воздействию радиации, стабильностью диэлектрических характеристик, высоким уровнем электроизоляционных свойств, абразивной стойкостью (рис. 7.3.).
Рис. 7.3. Фотография изделий из высокоглиноземистой керамики.
На основе керамики разработаны керамические изоляторы свечей зажигания для различных марок автомобилей - как российского, так и зарубежного производства.
В металлургии применяют тигли из высокоглиноземистого сырья для плавки мерных заготовок с рабочей температурой 1550°C, проводят футеровку сталеразливочных ковшей.
В электронике используют керамические лодочки для термических обработок при производстве пьезоэлементов, подложки для электронных плат различной конфигурации.
В химической промышленности керамику применяют для футеровки реакторов синтеза органических веществ, используют керамические ступки, пестики, тигли.
Для электротехники изготовляют изоляторы различной конфигурации, в том числе герметично соединенные с металлом.
В атомной энергетике применяют керамические изоляторы для термоэмиссионных преобразователей, работающих в парах щелочных металлов. Для целлюлозно-бумажной промышленности выпускают конуса камер вихревого очистителя макулатуры.
Выпускается пулестойкая слоистая броня с использованием алюмооксидной керамики. Высокие защитные характеристики достигаются максимальным сочетанием выгодных свойств керамики и огранопласта: энергия пули гасится за счет высокой удельной сопротивляемости удару керамики и работы армирующих волокон органопласта на растяжение и скольжение.
7.8.2. Керамика из нитрида и карбида кремния.
Керамика на основе бескислородных соединений нитрида и карбида кремния проявляет следующие характеристики: высокую прочность и термостойкость, сопротивление термоударам, возможность работы при температурах до 1400 – 1600°С на воздухе и в выхлопных газах автомобилей, низкий коэффициент термического расширения, неизменность прочности при высоких температурах, стойкость к окислительной среде, стойкость к воздействию расплавов Al, Mg, Zn, Pb действия кислот HCl, HF, H2SO4.
Нитрид кремния Si3N4 более других нитридов устойчив на воздухе и в окислительной атмосфере до 1600°С. По удельной прочности при высоких температурах Si3N4 превосходит все конструкционные материалы, а по стоимости он дешевле жаропрочных сплавов в несколько раз.
Карбид кремния – карборунд SiC обладает высокой жаростойкостью 1500 - 1600°C, высокой твердостью, устойчивостью к кислотам и неустойчивостью к щелочам.
Нитрид кремния, относится к наиболее перспективным конструкционным материалам, хотя нитрид и карбид кремния могут деформироваться без разрушения не более чем на 3%.
Из спеченного, горячепрессованного нитрида и карбида кремния разработаны элементы и узлы горячей зоны газотурбинных двигателей авиакосмической техники: сопловые и рабочие лопатки, диск турбины, кольцевые элементы соплового аппарата, надроторные уплотнения, стабилизаторы горения и другие детали.
Для двигателей внутреннего сгорания изготавливают накладки на поршень, вставки гильзы цилиндра, толкатели клапанов, другие технические изделия.
Тигли из карбида и нитрида объемом от 0,2 до 6 литров применяются в атомной и химической промышленности, металлургии. Тигли меньших размеров используют в ювелирном производстве для плавки серебра, золота, их сплавов. В производстве алюминия используются хлороводы - трубки для подачи газообразного хлора длина - до 950мм, диаметр до 40мм, толщина стенки 5 – 6 мм. Ресурс трубок составляет не менее двух месяцев в дискретных процессах, не менее 7 суток непрерывной эксплуатации при температуре расплава алюминия 800°С.
Термопарные чехлы, представляющие собой трубчатые изделия длиной до 900мм, диаметром 10-40мм, с толщиной стенки 3 - 6мм для защиты термопар, работают в агрессивных средах при температурах до 1200°C в течение 2000 часов. Производят футеровочные плиты для изоляции печей и других теплонагруженных агрегатов. В стекольной промышленности пресс-формы дл производства термостойкой стеклянной посуды.
В химической промышленности используют изготовленные из керамики клапаны, сопла, уплотнительные кольца, прокладки для насосов, трубопроводов, работающих, в том числе, в агрессивных средах. В сварочном производстве, в электроразрядной обработке металлов применяют сварочные сопла, газовые сопла и диффузоры, электрические изоляторы, сопротивления, термисторы. В машиностроении из керамики изготавливают износостойкие элементы оборудования текстильной промышленности: нитеводители - глазки, втулки, кольца, пластины, износостойкие элементы подшипников, рабочие пластины режущих инструментов.