Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

лее двойной толщины; доски при ширине более двойной толщины (тонкие

узкие доски называются планками).

Пиломатериалы хвойных пород применяют более широко, поскольку

они

обладают высокой прочностью, меньше подвержены загниванию, осо-

бенно

сосна; из лиственных пород дуб и ясень хорошо поддаются гнутью;

бук и береза

служат

их заменителями. Хвойные и твердые лиственные по-

роды применяют для силовых нагруженных деталей. Мягкие породы (ли-

па) являются несиловыми материалами. Хвойные пиломатериалы исполь-

зуют

в судостроении, в автотранспорте (детали грузовых автомобилей),

конструкциях грузовых железнодорожных вагонов, сельскохозяйственных

машин

и т. д. Заготовки из древесины используются для тех же целей

моделей.

Шпон

- широкая ровная стружка древесины, получаемая путем луще-

ния

или строгания. Толщина листов шпона от 0,55 до 1,5 мм.

Шпон

является

полуфабрикатом для изготовления фанеры, древесных слоистых

пластиков

и выклейки

гнутых

деталей.

Шпон

с красивой текстурой (дуб,

бук и др.) используется в качестве облицовочного материала для изделий

из

древесины.

Фанера

— листовой материал, получаемый путем склейки слоев шпона.

Толщина

фанеры от 1 до 12 мм, более толстые материалы называют пли-

тами.

В зависимости от склеивающего шпон клея и степени водостойкости

фанера

выпускается следующих марок: ФСФ на фенолоформальдегидном

клее с повышенной водостойкостью, ФК - на карбамидном и ФБА на аль-

буминоказеиновом клеях со средней водостойкостью и ФБ на белковых

клеях ограниченной водостойкости. Березовая фанера имеет вдоль волокон

рубашек ст

= 6,5 -г- 8 кгс/мм

Прессованная

древесина

получается при горячем прессовании брусков,

досок, заготовок, при этом она подвергается специальной термообработке

уплотненном состоянии.

Прессованная

древесина имеет следующие свойства: объемную массу

1,1

—

1,42 г/см

, предел прочности вдоль волокон при растяжении 14

—

кгс/мм

при сжатии 9-13 кгс/мм

, npir изгибе 15

—

20 кгс/мм

ударную

вязкость

—

80 кгс-см/см

Прессованная

древесина является заменителем черных и цветных ме-

таллов и пластмасс. Она широко применяется для изготовления деталей

машин,

работающих при ударных нагрузках (кулачки, сегменты

зубчатых

передач, подшипники, втулки и т. д.). Вкладыши из древесины по сравне-

нию

с бронзовыми имеют вдвое меньший износ, снижается расход смазоч-

ного масла.

Древесностружечные

плиты

изготовляют горячим прессованием дре-

весной

стружки со связующим. Плиты выпускают однослойными

(ПС-1,

ПТ-1),

трехслойными

(ПС-3,

ПТ-3) и облицованными шпоном, фанерой, бу-

магой (ЭС, ЭМ).

Древесностружечные плиты легкие, имеют объемную массу

0,35-0,45

г/см

, а

= 0,5 кгс/мм

, обладают теплоизоляционными свойствами [Х =

0,045

ккалДм

•

ч°С)]. Для тяжелых и сверхтяжелых плит объемная масса

достигает

0,75—1,1

г/см

и а

= 2,1 -г- 5,3 кгс/мм

. Древесностружечные

плиты применяют для пола и бортов грузовых машин и прицепов, в ваго-

ностроении,

в строительстве, для производства мебели и т. д.

461

Древесноволокнистые

плиты

изготовляют из древесных волокон (раз-

мельченной древесины), иногда с добавками связующих составов. Под дей-

ствием высокой температуры и большого давления древесные волокна

спрессовываются в равнопрочный материал. Плиты подразделяют на мяг-

кие

пористые (М-4, М-12, М-20), полутвердые (ПТ-100), твердые (Т-350,

Т-400)

и сверхтвердые (СТ-500). В обозначении марки плит цифры озна-

чают ст

в кгс/см

. В промышленности выпускают также акустические

плиты, имеющие коэффициент звукопоглощения 0,2 — 0,3 при частоте коле-

баний

300 Гц и

0,4-0,5

при 1000 Гц. Древесноволокнистые плиты приме-

няют для облицовки пассажирских вагонов, внутренней отделки автобусов,

радиотехнической промышленности, в строительстве и т. д.

Глава

xxix НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Неорганическим материалам" присущи негорючесть, высокая стойкость

нагреву, химическая стойкость, неподверженность старению, большая

твердость, хорошая сопротивляемость сжимающим нагрузкам. Однако

они

обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену

температур, слабо сопротивляются растягивающим и изгибающим уси-

лиям

и имеют большую плотность по сравнению с органическими поли-

мерными материалами.

Основой неорганических материалов являются главным образом

окислы

и бескислородные соединения металлов. Поскольку большинство

неорганических материалов содержит различные соединения кремния

с другими элементами, эти материалы объединяют общим названием си-

ликатные.

В настоящее время применяют не только соединения кремния,

но

и чистые окислы алюминия, магния, циркония и др., обладающие более

ценными

техническими свойствами, чем обычные силикатные материалы.

Неорганические материалы подразделяют на неорганическое стекло,

стеклокристаллические материалы — ситаллы и керамику.

1. НЕОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

Неорганическое стекло

следует

рассматривать как особого вида затвердев-

ший

раствор — сложный расплав высокой вязкости кислотных и основных

окислов.

Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного со-

стояния

вещества. При переходе стекла го расплавленного жидкого состоя-

ния

в твердое аморфное в процессе быстрого охлаждения и нарастания

вязкости

беспорядочная

структура,

свойственная жидкому состоянию, как

бы «замораживается;). В связи с этим неорганические стекла характери-

зуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения.

Стеклообразующий каркас стекла представляет собой неправильную

пространственную сетку, образованную кремнекислородными тетраэдрами

[SiO

На рис. 235, а показана такая сетка кварцевого стекла. При ча-

стичном изоморфном замещении кремния в тетраэдрах, например, на алю-

миний

или бор, образуется структурная сетка алюмосиликатного

[SijAlOJ

или боросиликатного [Si^BO^.]*" стекол. Ионы щелочных

(Na,

К) и щелочноземельных (Са, Mg, Ba) металлов называются модифика-

торами; в структурной сетке стекла они располагаются в промежутках те-

траэдрических группировок (рис. 235,6). Введение Na

O или

других

моди-

фикаторов разрывает прочные связи Si — О — Si и снижает прочность,

термо- и химическую стойкость стекла, одновременно облегчая техноло-

гию его производства. Большинство стекол имеет

рыхлую

структуру

с внутренней неоднородностью и поверхностными дефектами.

463

На

Рис.

235. Структура неорганического стекла:

я — кварцевого;

— натрийснликатного

В состав неорганических стекол

входят

стеклообразующие окислы

кремния,

бора, фосфора, германия, мышьяка, образующие

структурную

сетку

модифицирующие окислы натрия, калия, лития, кальция, магния,

бария,

изменяющие физико-химические свойства стекломассы. Кроме того,

состав стекла вводят окислы алюминия, железа, свинца, титана, бериллия

др.,

которые самостоятельно

не

образуют

структурный каркас,

но

могут

частично замещать стеклообразующие

этим сообщать стеклу нужные

технические характеристики.

связи

этим промышленные стекла

являются сложными многокомпонентными системами.

Стекла классифицируют

по

ряду признаков:

по

стеклообразующему

ве-

ществу,

по

содержанию модификаторов

и по

назначению.

В зависимости

от

химической природы стеклообразующего вещества

стекла подразделяют

на

силикатные (SiO

), алюмосидикатные

(А1

—

— SiO

)*, боросиликатные (В

—

SiO

), алюмоборосиликатные

(А1

—

SiO

), алюмофосфатные

(А1

—

Р2О5)

и др. По

содержанию

модификаторов стекла бывают щелочными (содержащими окислы

О),

бесщелочными

кварцевыми.

По

назначению

все

стекла подразде-

ляют

на

технические (оптические, светотехнические, электротехнические,

химико-лабораторные, приборные, трубные); строительные (оконные,

ви-

тринные,

армированные, стеклоблоки)

бытовые (стеклотара, посудные,

бытовые зеркала

и т. п.).

Технические стекла

большинстве относятся

алюмоборосиликатной

группе

отличаются разнообразием входящих окислов. Стекла выпу-

скаются промышленностью

виде готовых изделий, заготовок

или от-

дельных деталей.

Общие свойства стекла.

При

нагревании стекло плавится

некотором

температурном интервале, который зависит

от

состава.

На

рис.

236

показа-

на

температура стеклования

(вязкость

П), ниже которой стекло

при-

обретает хрупкость.

Для

промышленных силикатных стекол температура

Для

обозначения

состава стекла

образующие

его

компоненты

разделяются черточкой.

464

Рис. 236.

Зависимость

свойств

стекла

от

температуры:

Ltjfl;

Т| —

вязкость;

Ё —

удельный

объем

теплосодер-

dE.

жание,

dEjdt

—

теплоемкость

температурный

ctt '

коэффициент

линейного

расширения;

—

темпера-

тура

стеклования;

Гр -

температура

размягчения

стеклования

= 425

-=-

600°С,

темпера-

тура

размягчения £

лежит в пределах

600

—

800°С.

В интервале температур меж-

ду t

и t

стекла находятся в высоко-

вязком

пластическом состоянии. При

температурах выше г

(1000-1100°Q

проводятся все технологические процес- t

сы переработки стекломассы в изделия.

Свойства стекла, как и всех аморфных тел, изотропны. Плотность

колеблется от 2,2 до 6,5 f/см

(с окислами свинца, бария - до

8 г/см

Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивле-

нием

сжатию

(50-200

кгс/мм

), низким пределом прочности при растяже-

нии

(3—9 кгс/мм

) и изгибе (5

—

15 кгс/мм

). Модуль упругости высокий

(4500

до 10

кгс/мм

), коэффициент Пуассона ]i — 0,184 -т- 0,26. Твердость

стекла, как и

других

неорганических материалов, часто определяется

приближенным

методом царапания по минералогической шкале Мооса

равна 5—7 единицам (за 10 единиц принята твердость алмаза, за еди-

ницу—талька). Ударная вязкость стекла низкая, оно хрупкое (а =

1,54-2,5

кгс-см/см

Более высокие механические характеристики имеют стекла

бесщелочного состава и кварцевые.

Важнейшими специфическими свойствами стекол являются их оптиче-

ские

свойства: свет.опрозрачность, отражение, рассеивание, поглощение

преломление света. Обычное неокрашенное листовое стекло пропускает

до 90%, отражает примерно 8% и поглощает около 1% видимого и частич-

но

инфракрасного света; ультрафиолетовые лучи поглощает почти пол-

ностью. Кварцевое стекло является прозрачным для ультрафиолетовых лу-

чей.

Коэффициент преломления стекол составляет

1,47—1,96,

коэффициент

рассеяния

(дисперсии) находится в интервале от 20 до 71. Стекло с боль-

шим

содержанием РЬО поглощает рентгеновские лучи.

Термостойкость стекла характеризует его долговечность в условиях

разных изменений температуры. Она определяется разностью температур,

которую стекло может выдержать без разрушения при его резком

охла-

ждении в воде (0°С). Зависимость термостойкости стекла от температурно-

го коэффициента линейного расширения и прочности показана на рис. 237.

Коэффициент

линейного расширения а стекла составляет от

5,6-10"

1/°С

(кварцевое) до 90

•

10 ~

1/°С (строительное), коэффициент теплопроводно-

сти — от 0,57 до 1,3 ккалДм

•

ч°С). Для большинства видов стекол термо-

стойкость колеблется от 90 до

170°С,

а для кварцевого стекла она состав-

ляет

800-1000°С.

Химическая стойкость стекол зависит от образующих'их

компонентов:

окислы SiO

, ZrO

, TiO

, B

CaO, MgO, ZnO

обеспечивают высокую химическую стойкость, а окислы Li

BaO u РЬО, наоборот, способствуют химической коррозии стекла. Механи-

ческая прочность и термостойкость стекла

могут

быть повышены путем

закалки

и термохимического упрочнения.

465

300

zoo

100

>-•

300

200

100

Рис. 237.

Влияние

тепло-

вого

расширения

(а) н.

прочности

(б)

стекла

на его

термостойкость

(по дав-

вым Г. М.

Бартенева)

О 30 SO

Закалка,

заключается в нагреве стекла до температуры выше f

и после-

дующем

быстром и равномерном охлаждении в потоке

воздуха

или в мас-

ле. При этом сопротивление статическим нагрузкам увеличивается в 3—(Г

раз,

ударная вязкость в 5-7 раз. При закалке повышается также термо-

стойкость стекла.

Термохимическое упрочнение основано на глубоком изменении струк-

туры

стекла и свойств его поверхности. Стекло подвергается закалке

подогретых кремнийорганических жидкостях, в

результате

чего

на по-

верхности материала образуются полимерные пленки; этим создается до-

полнительное, по сравнению с результатом обычной закалки, упрочнение.

Повышение

прочности и термостойкости можно получить травлением за-

каленного стекла плавиковой кислотой, в

результате

чего

удаляются по-

верхностные дефекты, снижающие его качество.

Силикатные триплексы представляют собой два листа закаленного сте-

кла (толщиной 2-3 мм), склеенные прозрачной эластичной полимерной

пленкой.

При разрушении триплекса образовавшиеся неострые осколки

удерживаются на полимерной пленке. Триплексы бывают плоскими'

гнутыми.

Термопан — трехслойное стекло, состоящее из

двух

стекол и воздушно-

го промежутка

между

ними. Эта воздушная прослойка обеспечивает

теплоизоляцию.

Применение

технических стекол. Для остекления транспортных средств

используют преимущественно триплексы, термопан и закаленные стекла.

Оптические стекла, применяемые в оптических приборах и инструмен-

тах, подразделяют на кроны, отличающиеся малым преломлением,

флинты — с высоким содержанием окиси свинца и большими значениями

коэффициента

преломления. Тяжелые флинты не пропускают рентгенов-

ские

у-лучи.

Светорассеивающие стекла содержат в своем составе фтор.

Остекление кабин и помещений, где находятся пульты управления мар-

теновских и электрических

дуговых

печей, прокатных станов и подъемных

кранов

в литейных

цехах,

выполняется стеклами, содержащими окислы же-

леза и ванадия, которые поглощают около 70% инфракрасного излучения

интервале длин волн

0,7—3

мкм.

Кварцевое стекло вследствие высокой термической и химической стой-

кости применяют для тиглей, чаш,

труб,

наконечников, лабораторной по-

суды.

Близкое по свойствам к кварцевому стеклу, но более технологичное

кварцоидное стекло используют для электроколб, форм для точного

литья и т. д.

466

Электропроводящие (полупроводниковые) стекла: халькогенидные и ок-

сидные ванадиевые, находят широкое применение в качестве термисторов,

фотосопротивлений.

Теплозвукоизоляционные

стекловолокнистые материалы. Эти материалы

имеют рыхловолокнистую

структуру

с большим количеством воздушных

прослоек,

волокна в них располагаются беспорядочно. Такая структура со-

общает этим материалам малую объемную массу (от 20 до 130 кг/м

)

низкую теплопроводность [А. =

0,030^0,0488

ккалДм

•

°С)].

Разновидностями

стекловолокнистых материалов являются стекловата,

применение

которой ограничено ее хрупкостью; материалы АСИМ,

АТИМС,

АТМ-3, состоящие из стекловолокон, расположенных

между

дву-

мя

слоями стеклоткани или стеклосетки, простеганной стеклонитками. Они

применяются

в интервале температур от — 60 до 450

—600°С.

Иногда стек-

ловолокна

сочетают с термореактивной смолой, придающей матам более

устойчивую

рыхлую

структуру

(материал АТИМСС), рабочие темпера-

туры-до 150

С. Материалы, вырабатываемые из короткого волокна

синтетических смол, называются плитами. Коэффициент звукопоглоще-

ния

плит при частоте 200

—

800 Гц равен 0,5; при частоте

8000

Гц - 0,65.

Стекловату, маты, плиты применяют для теплозвукоизолящш кабин

самолетов, кузовов автомашин, железнодорожных вагонов, тепловозов,

электровозов,

корпусов судов, в холодильной технике, ими изолируют раз-

личные трубопроводы, автоклавы и т. д.

2. СИТАЛЛЫ (СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ)

Ситаллы получают на основе неорганических стекол пугем их полной или

частичной управляемой кристаллизации. Термин

«ситаллы»

образован от

слов:

стекло и кристаллы. За рубежом их называют стеклокерамикой, пи-

рокерамами.

По

структуре

и технологии получения ситаллы занимают

промежуточное положение

между

обычным стеклом и керамикой. От не-

органических стекол они отличаются кристаллическим строением, а от ке-

рамических материалов - более мелкозернистой и однородной микрокри-

сталлической структурой.

Ситаллы получают путем плавления стекольной шихты специального

состава с добавкой нуклеаторов (катализаторов), охлаждения расплава до

пластичного состояния и формования из него изделий методами стеколь-

ной

технологии и последующей ситаллизации (кристаллизации). Ситал-

ловые изделия получают также порошковым методом спекания.

В состав стекла, применяемого для получения ситаллов, входят окислы

LiO

SiO

, MgO, CaO и др.; катализаторы кристаллизации (ну-

клеаторы).

К числу последних относятся соли светочувствительных метал-

лов Аи, Ag, Си, которые являются

КОЛЛОИДНЫМИ

красителями и находятся

стекле в виде мельчайших коллоидно-дисперсных частиц, а также фто-

ристые и фосфатные соединения, Т Ю

и др., представляющие собой глу-

шители,

распределяющиеся в стекле в виде плохо растворимых частичек.

Нуклеаторы имеют кристаллическую решетку, подобную выделяющимся

из

стекла кристаллическим фазам, и способны в определенных условиях

образовывать центры кристаллизации, приводя к равномерному закри-

467

сталлизовыванию всей массы стекла. Ситаллы подразделяют на фотоси-

таллы, термоситаллы и шлакоситаллы.

Фотоситаллы получают го стекол литиевой системы с нуклеаторами —

коллоидными красителями. Фотохимический процесс протекает при

облу-

чении

стекла ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, при этом

внешний

вид стекла не изменяется. Процесс кристаллизации происходит

при

повторном нагревании изделия.

Термоситаллы получаются из стекол систем MgO —

А1

— SiO

СаО —

А1

— SiO

и др. с добавкой TiO

, FeS и т. п. нуклеаторов. Кри-

сталлическая структура ситалла создается только в результате повторной

термообработки предварительно отформованных изделий.

Структура ситаллов многофазная, состоит из зерен одной или несколь-

ких кристаллических фаз, скрепленных

между

собой стекловидной про-

слойкой.

Содержание кристаллической фазы колеблется от 30 до 95%. Раз-

мер кристаллов обычно не превышает 1—2 мкм. По внешнему виду

ситаллы

могут

быть непрозрачными и прозрачными (количество стекло-

фазы

до 40%).

Шлакоситаллы получают на основе доменных шлаков и катализаторов

(сульфаты, порошки железа и др.); вводятся соединения фтора для усиле-

ния

ситаллизации.

В отличие от обычного стекла, свойства которого определяются в ос-

новном

его химическим составом, для ситаллов решающее значение имеет

структура и фазовый состав. Причина ценных свойств ситаллов заключает-

ся

в их исключительной мелкозернистости, почти идеальной поликристал-

лической структуре. Свойства ситаллов изотропны. В них совершенно от-

сутствует

всякая пористость. Усадка материала при его переработке

незначительна. Большая абразивная стойкость делает их малочувстви-

тельными к поверхностным дефектам.

Плотность ситаллов лежит в пределах 2,40

—

2,95 г/см

, прочность при

изгибе

ст„

зг

= 7 -5- 35 кгс/мм

(и даже 56 кгс/мм

), а

11,2.-г-

16,1 кгс/мм

ст

= 70 -т- 200 кгс/мм

, модуль упругости (8,4

—14,1)

•

кгс/мм

. Зависи-

мость механической прочности ситалла от температуры показана на рис.

238. До температуры 700

—78О°С

прочность материала уменьшается незна-

чительно, при более высоких температурах быстро падает. Жаропрочность

ситаллов под нагрузкой составляет

800—1200°С.

Максимальная температу-

ра размягчения

piTO

= 1250 н-

1350°С.

Ударная вязкость ситаллов выше,

чем у стекла (а = 4,5 -f- 10,5 кгс см/см

), однако они относятся к хрупким ма-

териалам. Твердость их приближается к твердости закаленной стали (ми-

кротвердость

700-1050

кгс/мм

). Они весьма износостойки (f

0,07 -г

0,19).

Коэффициент линейного расширения лежит в пределах от

7-10~

до

300-10

1/°С. По теплопроводности ситаллы в результате по-

вышенной

плотности превосходят стекла [А, = 7,4 -н 16,9 ккал/(м

•

С)].

Термостойкость высокая (At = 500 -г-

900°С).

Стеклокристаллические мате-

риалы обладают высокой химической устойчивостью к кислотам и щело-

чам, не окисляются даже при высоких температурах. Они газонепрони-

цаемы и обладают пулевым водоноглощением.

Применение

ситаллов определяется их свойствами. Из ситаллов изго-

товляют подшипники, детали для двигателей внутреннего сгорания, трубы

для химической промышленности, оболочки вакуумных электронных при-

468

боров, детали радиоэлектроники. Ситаллы

используют

качестве жаростойких

по-

крытий

для

защиты металлов

от

действия

высоких температур.

Их

применяют

в про-

изводстве текстильных машин, абразивов

для шлифования, фильер

для

вытягивания

синтетических волокон.

Из

ситаллов

могут

быть изготовлены лопасти воздушных ком-

прессоров, сопла реактивных двигателей,

они

используются

для

изготовления точных

калибров

оснований металлорежущих

станков.

из1

кгс/мм

ZOO WO 600 800 W00t?C

Рис.

238. Зависимость предела

прочности при изгибе ситаллов

(пирокерама) от температуры

3. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Керамика

— неорганический материал, получаемый

из

отформованных

ми-

неральных масс

процессе высокотемпературного обжига.

результате

обжига (1200

—

2500°С)

формируется

структура

материала (спекание),

и из-

делие приобретает необходимые физико-механические свойства.

Керамические материалы

могут

быть изготовлены

на

основе глины.

Глина

смеси

водой

дает

пластическую, способную формоваться массу

после обжига приобретает значительную механическую прочность.

Тех-

ническая

керамика- включает искусственно синтезированные керамические

материалы различного химического

фазового состава;

она

обладает

спе-

цифическими

комплексами свойств. Такая керамика содержит минималь-

ное

количество

или

совсем

не

содержит глины. Основными компонентами

технической керамики являются окислы

бескислородные соединения

ме-

таллов. Любой керамический материал является многофазной системой.

В керамике

могут

присутствовать кристаллическая, стекловидная

газовая

фазы.

Кристаллическая фаза представляет собой определенные химические

соединения

или

твердые растворы.

Эта

фаза составляет основу керамики

определяет значения механической прочности, термостойкости

других

ее основных свойств.

Стекловидная фаза находится

керамике

виде прослоек стекла,

связывающих кристаллическую фазу. Обычно керамика содержит

от 1 до

40% стеклофазы, которая снижает механическую прочность

ухудшает

те-

пловые показатели. Однако стеклообразующие компоненты (глинистые

ве-

щества) облегчают технологию изготовления изделий.

Газовая фаза представляет собой газы, находящиеся

порах керамики;

по

этой фазе керамику подразделяют

на

плотную,

без

открытых

пор и по-

ристую. Наличие

даже

закрытых

пор

нежелательно,

так как

снижается

ме-

ханическая прочность материала

(рис. 239).

Большинство видов специальной технической керамики обладает плот-

ной

спекшейся структурой поликристаллпческого строения,

для ее

получе-

ния

применяют специфические технологические приемы.

Большой

интерес представляет использование

керамики

на

основе

чистых

окислов

качестве высокоогнеупорного

конструкционного мате-

469

Рис.

239. Влияние пористости на прочность

ак

,кгс1мм

керамики Zk-

Рис.

240. Зависимость механической прочности

спеченной окненой керамики от температуры л

(а

1пг

— предел прочности при изгибе):

—

ZrO-, (стабилизатор MgO); 2 — шпинель

20 40 %

Пористость

ОАГ

;

3 -корунд

А1

;'4-ВеО;

MgO

600

1200

t'C

риала.

производстве оксидной керамики используют

основном

следую-

щие окислы:

А1

(корунд), ZrO

MgO,

CaO,

BeO,

ThO

, UO

Структу-

ра керамики однофазная поликристаллическая. Кроме кристаллической

фазы

может содержаться небольшое количество газов (поры)

стекловид-

ной

фазы, которая образуется

результате

наличия примесей

исходных

материалах. Температура плавления чистых окислов превышает

2000°С,

поэтому

их

относят

классу высокоогнеупоров.

Как и для

других

неорга-

нических материалов, окисная керамика

обладает

высокой прочностью

при

сжатии

по

сравнению

прочностью

при

растяжении

или

изгибе; более

прочными являются мелкокристаллические структуры,

так как при

круп-

нокристаллическом строении

на

границе

между

кристаллами возникают

значительные внутренние напряжения.

повышением температуры прочность керамики понижается (рис.

240).

При

использовании материалов

области высоких температур важным

свойством является окисляемость. Керамика чистых окислов,

как

правило,

не

подвержена процессу окисления.

Керамика

из

А1

(корундовая)

обладает

высокой прочностью, кото-

рая

сохраняется

при

высоких

температурах,

химически стойка, отличный

диэлектрик. Термическая стойкость корунда невысокая. Изделия

из

него

широко

применяют

во

многих областях техники: резцы, используемые

при

больших скоростях резания, калибры, фильеры

для

протяжки стальной

проволоки,

детали высокотемпературных печей, подшипники печных роль-

гангов, детали насосов, свечи зажигания

двигателях внутреннего сгора-

ния.

Керамика

плотной структурой используется

качестве вакуумной

керамики,

пористая —

как

термоизоляционный материал.

корундовых

тиглях производится плавление различных металлов, окислов, шлаков.

Ко-

рундовый материал микролит (ЦМ-332)

по

свойствам превосходит

другие

инструментальные материалы,

его

плотность

до 3,96

г/см

до

500 кгс/мм

HRA 92

—

93 и

красностойкость

до

1200°С.

Из

микролита

из-

готовляют резцовые пластинки, фильеры, насадки, сопла, матрицы

и др.

Особенностью ZrO

является слабокислотная

или

инертная природа,

низкий

коэффициент теплопроводности

[X = 1,5

4-1,7 ккалДм

•

°С)

интер-

вале температур

100—1000°С].

Рекомендуемые температуры применения

керамики

из

двуокиси циркония

2000

—2200°С;

она

используется

для

изго-

товления огнеупорных тиглей

для

плавки металлов

сплавов,

как

тепло-

вая изоляция печей, аппаратов

реакторов,

качестве покрытия

на

метал-

лах

для

защиты последних

от

действия температур.

470