Большинство - керамический материал
Cтраница 2
Небольшая плотность графита, высокая теплопроводность, близкая к теплопроводности металлов, а также более высокая термостойкость, чем у большинства керамических материалов, обусловили его применение в различных отраслях техники. С повышением температуры дЬ2000 - 2500 С прочность графита возрастает; при этих температурах он имеет наибольший предел прочности из всех известных материалов. [16]
Основными ценными качествами керамики, использующимися во всех областях ее применения, являются химо - и теплостойкость. Поскольку большинство керамических материалов состоит из оксидов металлов, дальнейшее окисление ( при горении или других химических реакциях), как правило, невозможно. Прочность связей между атомами в керамических материалах определяет также их высокие температуру плавления, твердость и жесткость. Однако, природа этих же связей определяет и решающий недостаток керамики - ее хрупкость. Прочность связей препятствует скольжению атомных слоев относительно друг друга, и материал теряет деформируемость ( имеющуюся у пластичных материалов типа меди), а с ней и способность противостоять прилагаемой нагрузке. Другое следствие хрупкости керамики состоит в том, что выдерживаемые ею сжимающие нагрузки существенно превосходят допустимые нагрузки на растяжение и сдвиг. Под действием нагрузки хрупкий материл легко трескается и разрушается, поэтому керамические материалы чрезвычайно чувствительны к малейшим нарушениям микроструктуры, которые становятся источниками зарождения трещин. [17]
Атомная структура керамических материалов обеспечивает их химическую стойкость к разрушающем воздействию агрессивной окружающей среды, например, растворителей. Поскольку большинство керамических материалов состоит из оксидов, дальнейшее окисление ( при горении или других химических реакциях), как правило, невозможно. Керамика - это материал, который сгорел, прокорродировал и, будучи продуктом этих реакций, уже не подвержен разрушению такого типа. Прочность связей между атомами в керамических материалах определяет их высокие температуры плавления, твердость и жесткость. Природа этих же связей определяет и решающий недостаток керамики - ее хрупкость. Поэтому усилия ученых направлены на устранение таких микроскопических дефектов, как поры, агломераты, химические примеси, которые становятся источниками зарождения трещин. Один из способов достижения этого состоит в тщательной очистке и очень тонком размоле исходного порошка и плотной его упаковке перед спеканием, что приводит к получению керамики с предельно мелкими кристаллическими зернами. [18]
В работе [159] приведена систематика опубликованных экспериментальных данных по трению и изнашиванию керамических материалов при скольжении в контакте с одноименными материалами и металлами. Показано, что для большинства керамических материалов коэффициент трения ( д, с повышением температуры сначала понижается, а затем при температурах свыше 1000 С резко возрастает. Значения ц уменьшаются в ряду окислы - карбиды - бориды. [19]
Значительно позже Лифшиц предложил более общий и теоретически строго обоснованный механизм диффузионно-вязкого течения реальных поликристаллических веществ. Заметим, что в настоящее время определяющая роль этого механизма при спекании большинства металлических и керамических материалов не вызывает сомнений. Тем не менее исследования последних лет показывают, что в большинстве практических случаев при спекании реализуется несколько механизмов переноса вещества, относительный вклад которых в усадку изменяется в процессе спекания. [20]
Графит находит широкое применение во многих отраслях промышленности, так как в нем сочетаются многие ценные свойства. У него небольшая плотность, высокая теплопроводность, близкая к теплопроводности металлов, а также более высокая термостойкость, чем у большинства керамических материалов. С повышением температуры до 2000 - 2500 С прочность графита возрастает и при этих температурах он имеет наибольшую удельную прочность из всех известных материалов. [21]
Как и в случае жидкого диэлектрика, рост объемной проводимости при ионной электропроводности твердых диэлектриков объясняется увеличением количества свободных ионов за счет усиления диссоциации и увеличением их подвижности. Доля участия в росте проводимости увеличения количества свободных ионов и их подвижности неодинакова. В большинстве керамических материалов согласно результатам ряда исследований большее значение имеет увеличение подвижности ионов. [22]
Этот процесс полностью определяет технологию изготовления монокристаллов тугоплавких веществ, таких, как корунд во всех его разновидностях ( сапфир, рубин) или впервые разработанных в СССР монокристаллов на основе диоксида циркония, получивших название фианитов. При изготовлении большинства многофазных керамических материалов, цементного клинкера, образовании шлаков в металлургических печах также реализуется кристаллизация из расплава. [23]
Присутствие влаги или кислорода не только мешает протеканию химических процессов, но чрезвычайно усиливает коррозию аппаратуры. В присутствии же следов влаги или кислорода контейнер из нержавеющей стали быстро разъедается. Это условие исключает применение большинства керамических материалов, так как они более или менее легко растворяются в расплавленных галогенидах, особенно во фторидах. Например, жидкий фторид бария при температуре плавления разъедает сильно обожженную перекристаллизованную окись алюминия со скоростью 2 5 мм в 30 мин. Наоборот, графит хорошо противостоит расплавленному фториду бария, в то время как многие расплавленные хлориды его разъедают. Однако графит нельзя применять в тех случаях, когда в аппаратуре одновременно должен находиться металл, так как графит с металлом реагирует. Из металлов наряду со сталью может применяться тантал. Тантал устойчив в расплавленных щелочных и щелочноземельных хлоридах и в расплавленном металлическом топливе, как висмутурановый сплав. [24]
 |
Рабочие параметры микроволновых нерезонансных реакторов, используемых для химико-технологических приложений. [25] |
Яоъ разрядная камера, выполненная из кварца или другого диэлектрического материала, ненадежна для длительной эксплуатации и вообще неприменима для коррозионно-активных газов ( F2, HF, UFg и др.); кроме того, расхожее мнение о стерильности такой безэлектродной плазмы не подтверждается при использовании ее в приложениях. Например, кварцевая труба с течением времени становится менее прозрачной из-за образования и уноса сравнительно летучего монооксида кремния. К тому же в кристаллической решетке большинства керамических материалов происходят при длительном использовании фазовые переходы, в связи с чем и ее механическая прочность, и электрофизические свойства меняются в сторону снижения надежности в эксплуатации. Поэтому при ориентации на микроволновую разрядную технику существует достаточно стимулов для разработки цельнометаллической конструкции плазмотрона. [26]
В случае ионной электропроводности величина проводимости в твердых диэлектриках подчиняется таким же закономерностям зависимости от температуры, как для ионной электропроводности жидких диэлектриков. Могут быть применены формулы ( 2 - 31) - ( 2 - 34); как и в случае жидкого диэлектрика рост объемной проводимости При ионной электропроводности твердых диэлектриков объясняется увеличением количества свободных ионов за счет усиления диссоциации и за счет увеличения их подвижности. Доля участия в росте проводимости увеличения количества свободных ионов и их подвижности неодинакова. В большинстве керамических материалов согласно результатам ряда исследований большее значение имеет увеличение подвижности ионов. [27]
Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости в керамических материалах с ионной структурой в большинстве случаев имеет положительное значение. Это связано с тем, что с повышением температуры понижается плотность вещества и возрастает поляризуемость ионов. Диэлектрическая проницаемость зависит от частоты тока и с ее увеличением заметно снижается. Диэлектрические потери в керамических диэлектриках находятся в зависимости от структуры и фазового состава материала. В большинстве керамических материалов диэлектрические потери определяются поляризацией и сквозной электропроводностью. Если керамический диэлектрик образован кристаллической фазой с плотной и устойчивой упаковкой ионов ( корунд), то диэлектрические потери в нем при отсутствии примесей, искажающих решетку, будут незначительны. Напротив, если в керамическом диэлектрике большое содержание стекловидной фазы, являющейся типичным веществом ионной структуры, то диэлектрические потери в таком материале вследствие большой поляризуемости щелочных ионов и большой электропроводности будут велики. Керамические диэлектрики, кристаллическую фазу которых составляют вещества, обладающие структурой с неплотной упаковкой ионов ( муллит, циркон, кордиерит), характеризуются повышенными диэлектрическими потерями, вызываемыми так называемой релаксационной поляризацией. Диэлектрические потери для подавляющего большинства керамических диэлектриков с повышением температуры возрастают. Величина диэлектрических потерь связана также с частотой. [28]
 |
Модель спекания по механизму испарение - конденсация. [29] |
Объясняется это тем, что при испарении центры отдельных зерен взаимно не перемещаются, как это происходит при диффузионном спекании. То обстоятельство, что расстояние между центрами частиц не меняется, определяет некоторое постоянство плотности спекаемого материала. Происходит лишь перераспределение пор, изменение размеров кристаллов; но пористость и плотность остаются практически одинаковыми. При таком спекании основными факторами, определяющими его скорость, являются температура и размер исходных спекаемых частиц, поскольку именно эти два фактора и определяют упругость пара в системе. Как известно, упругость пара твердых кристаллических тел экспоненциально зависит от температуры. Например, упругость пара корунда при 900 С - 0 1 - 1 МПа, что недостаточно для спекания за счет испарения и конденсации. Для большинства керамических материалов такой тип спекания не характерен. Однако такой материал, как карбид кремния SiC, спекается именно за счет испарения - конденсации. При 2200 - 2400 С упругость его паров составляет 10 - 100 Па и процесс спекания через паровую фазу протекает активно. [30]
Страницы: 1 2 3