Гексагональными слоями ( а и в) атомов кислорода

К принципиально новым керамическим материалам относится сверхпластичная керамика на основе тетрагональной модификации диоксида циркония, легированного небольшим количеством оксида иттрия. Это создает исключительные перспективы применения подобной керамики для изготовления изделий традиционными методами формования: экструзией, волочением, ковкой. Разработано новое поколение конструкционных керамик, получивших название синергетических из-за нелинейного эффекта взаимодействия матриц и наполнителей, что позволяет получать керамические композиции с предельно высокой ударной вязкостью и другими ценными техническими свойствами.

Классификация технических керамик проводится по признаку наличия в них определенного химического вещества, кристаллическая фаза которого преобладает.

В зависимости от химического состава керамики подразделяются на окисную на основе Al₂O₃, MgO, CaO, BeO и др.; на основе силикатов и алюмосиликатов (стеатитовая, муллитовая и др.); на основе диоксида титана, титанатов, цирконатов и др.; на основе шпинелей (Me²⁺Me³⁺O₄); на основе хромитов редкоземельных элементов и иттрия; тугоплавкую бескислородную (карбиды, бориды, нитриды, силициды).

Керамики относятся к многофазным материалам и состоят из кристаллической, аморфной и газовой фаз.

Кристаллическая фаза определяет основные свойства керамики.

Аморфная (стекловидная) фаза связывает между собой частицы кристаллической фазы и образует прослойку между ними. Обычно керамики содержат от 1 до 40 % стекловидной фазы.

Газовой фазой являются поры внутри керамических материалов, которые образуются из-за наличия воздуха в массе и выделения газов при обжиге.

Технические свойства керамики зависят от химического и фазового состава, макро- и микроструктуры и технологии изготовления. Большинство видов специальных технических керамик обладает плотной спекшейся структурой поликристаллического строения с очень низкой или нулевой пористостью.

Широкое применение керамик обусловлено: высокой нагревостойкостью (до 1000°С), стойкостью к длительному воздействию влаги, химически агрессивных сред и радиации, высокой механической прочностью и отсутствием остаточных деформаций при длительном воздействии нагрузок, доступностью и сравнительно низкой стоимостью исходного сырья.

Технология изготовления изделий из керамик включает следующие основные операции: а) приготовление керамической массы; б) оформление полуфабриката изделий; в) обжиг полуфабриката; г) механическую обработку полуфабриката.

Керамики после обжига могут подвергаться дополнительной обработке: созданию с помощью глазури на поверхности керамик прочного слоя, закрывающего поры; шлифованию для достижения требуемой точности изготовления деталей; металлизации для создания на поверхности керамик проводящего слоя.

Керамики с очень низкими значениями температурного коэффициента линейного расширения, способные многократно выдерживать большие термические удары, называются термостойкими. К термостойким керамикам относятся материалы на основе алюмосиликата магния (кордиерит 2MgO^.2Al₂O₃^.5SiO₂) и бария (цельзиан BaO^.Al₂O₃^.2SiO₂), а также литийсодержащая, цирконовая и корундовая. Литийсодержащая керамика характеризуется более высокими механическими свойствами, чем кордиеритовая. Цирконовая керамика (ZrO₂^.SiO₂) отличается огнеупорностью, стойкостью к термическим ударам и коррозии, а также высокими электроизоляционными свойствами. Корундовая керамика на основе Al₂О₃ отличается высокими прочностными и электроизоляционными свойствами, а также химической стойкостью.

Окисные высоконагревостойкие керамики изготавливаются из чистых оксидов: Al₂O₃, MgO, BeO, CaO, ZrO₂ и др. Керамики на их основе отличаются высокими электроизоляционными, механическими и теплофизическими свойствами при высоких температурах и применяются для изготовления высокотемпературных огнеупорных изделий.

Нитридные высоконагревостойкие керамики, наряду с тугоплавкостью, обладают хорошими электроизоляционными свойствами при высоких температурах, высокой термической и химической стойкостью. Из числа высокотемпературных соединений наиболее широкое применение находят нитриды бора и алюминия, а также композиционные материалы на их основе, отличающиеся тугоплавкостю, высокой термостойкостью, жаростойкостью до 1200 - 1300°С и высокими электроизоляционными свойствами. Среди нитридов наилучшими электроизоляционными и теплофизическими свойствами обладает нитрид бора. Нитрид алюминия характеризуется тугоплавкостью, высокими электроизоляционными свойствами при повышенных температурах, твердостью и химической стойкостью.