Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Керамические материалы




К керамическим материалам относят широкий круг материалов, например, кирпич, камень, стекло и огнеупорные материалы.

Это твердые и хрупкие материалы, которые являются хорошими электрическими и тепловыми изоляторами и обладают высоким сопротивлением химическому воздействию. У них низкое сопротивление термическому удару, поскольку они имеют низкие теплопроводность и термическое расширение.

Керамика формуется из комбинации одного и более металлов с неметаллическим элементом, таким как кислород, азот или углерод.

Обычно, керамика характеризуется кристаллической структурой, хотя возможны аморфные состояния. Например, если кварц в расплавленном состоянии охладить очень медленно, то он кристаллизуется в точке застывания. Однако, если охлаждать много быстрее, то его атомы не успевают расположиться в упорядоченном состоянии, подобно кристаллу, поэтому характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения, т.н. кварцевое стекло.

Стекла. Главной составной частью большинства стекол является песок, т.е. керамический силикат. Обыкновенное оконное стекло сделано из смеси песка, известняка (углекислый кальций) и кальцинированной соды (углекислый натрий). При сплавлении различных комбинаций оксидов, которые подразделяются на стеклообразующие и модифицирующие, получают стекла. Химический состав стекол изменяют в относительно широком интервале, что позволяет обеспечивать необходимое сочетание свойств стекол. В состав стекол входят:

1. Стеклообразователи – основа: а) SiO2 – силикатное стекло, если SiO2 > 99%, то это кварцевое стекло; б) Al2O3 + SiO2 – алюмосиликатное стекло; в) B2O3 + SiO2 – боросиликатное стекло; г) Al2O3 + B2O3 + SiO2 – алюмоборосиликатное стекло;

2. Модификаторы, вводятся для придания стеклу определённых свойств. Ввод оксидов щелочноземельных металлов (I, II группа: Na, K) уменьшает температуру размягчения. Оксиды хрома, железа, ванадия придают стеклу определённые цвета. Оксиды свинца увеличивают коэффициент преломления. По количеству модификаторов стёкла бывают трёх типов: щёлочные – стёкла, в которых содержится модификаторов до 20-30%, бесщёлочные – до 5% модификаторов, кварцевое стекло – модификаторов нет;

3. Компенсаторы, подавляют негативное воздействие модификаторов. Стёкла в автомобилях, в стеклопластиках, оптика, теплопроводимость низкая, не растворимы в кислотах (кроме плавиковой HF) и щёлочах.

Теплостойкие стекла, такие как пирекс, получены при замещении кальцинированной соды окисью бора. Предел прочности при растяжении определяют эффективно по микроскопическим дефектам и трещинам на поверхности. Стекла имеют низкую пластичность, обладают хрупкостью, имеют низкое тепловое расширение и низкую теплопроводность, и вследствие этого и плохое сопротивление термическому удару. Закалка повышает прочность и термостойкость стекла. Стекла хорошие электрические изоляторы и стойки ко многим кислотам, растворителям и другим химикатам.

Техническая керамика. В качестве конструкционного материала, а также для изготовления или футеровки емкостей химических веществ широко применяют техническую керамику – глинозем (окись алюминия), нитрид кремния, карбиды бора, кремния, тантала, вольфрама и циркония. Из-за повышенной твердости, хорошей износо- и теплостойкости их успешно применяют для изготовления металлорежущих резцов, фильер. Они соединены с такими связующими металлами как никель, кобальт, хром, или молибден, в форме композитного материала. Большинство обычных форм – это вольфрамовый карбид, связанный с кобальтом, а большинство комплексных форм включает целый ряд карбидов с кобальтом.

Традиционный и широко распространенный керамический материал – фарфор. Стеклокристаллические материалы, получаемые путем направленной кристаллизации стекла, называются ситаллами. Их классифицируют по применению и содержанию основной кристаллической фазы.

В машиностроении и металлообработке наиболее перспективен класс износоустойчивых и химически устойчивых ситаллов, которые содержат в качестве основной кристаллической фазы кордиерит и прироксен.

Огнеупоры. Это специальные материалы, применяемые в конструкциях, способных выдерживать высокие температуры. Основные широко используемые огнеупорные материалы состоят из кремнезема и глинозема. Способность огнеупоров выдерживать высокие температуры возрастает с увеличением окиси алюминия выше точки эвтектики.

Изделия с содержанием глинозема 30…40% употребляются в качестве огнеупорного шамотного кирпича. Для более жестких условий применения увеличивается количество глинозема: керамика с глиноземом более 71,8% может работать до 18000С. С содержанием глинозема 90% производится прочная, тонко гранулированная керамика для заданных механических условий. С содержанием же 96% выпускается керамика, которая обладает отличными свойствами для специального назначения в электронике, а с содержанием 99,9% - твердая, прочная керамика для жестких механических условий и агрессивной среды.

В таблицах 3 и 4 Приложения Р приведены типичные инструментальные применения для связанных карбидов, а также даны основные характеристики и область применения обычно используемых стекол.

Резиновые материалы

Резина является искусственным материалом, получаемым специальной обработкой (вулканизацией) смеси каучуков с различными добавками (сера). При максимально возможном насыщении каучука серой образуется твердый и жесткий материал, называемый эбонитом. Эбонит обладает высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, легко обрабатывается, но имеет низкую теплостойкость.

Резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые сохраняются в широком диапазоне температур.

Резиновые материалы классифицируют по виду сырья (натуральный каучук, синтетический каучук, бутадиентстирольный каучук, синтетический каучук изопреновый и т.д.), наполнителя (порошкообразные и тканевые), степени упорядочения макромолекул и пористости (мягкие, жесткие эбонитовые, пористые, пастообразные), по технологическим способам переработки (выдавливания, прессования, литья), по типам теплового старения (семь типов Т07, …, Т25), по изменению объема после пребывания в нефтяной жидкости (семь классов К1, …, К7), по назначению резины (общего и специального назначения).

Резиновые изделия, применяемые в машиностроении, делят на: уплотнительные, вибро- и звукоизоляционные, противоударные, силовые, опоры скольжения, гибкие компенсационные прокладки, противовоздушные, фрикционные и защитные. Основные потребители резины – шинная промышленность (свыше 50%) и промышленность резинотехнических изделий (более 22%).

 

Древесные материалы

Древесина – древнейший естественный строительный материал, находящий широкое применение и в наше время. Древесина представляет собой ткань дерева, служащую для проведения воды и растворов минеральных солей от корней к листьям. Микроструктура древесины волокнистая, пористая, состоит из вытянутых клеток-ячеек, стенки которых состоят из целлюлозы. Эти пустотелые клетки-ячейки образуют волокна.

Различают более твердую древесину лиственных пород (дуб, клен, орех) и менее твердую – хвойных пород (сосна, ель, кипарис, секвойя). Первая используется в основном для столярных работ и отделки интерьеров, а вторая – в виде строительных лесоматериалов.

Древесина является волокнистым материалом, поэтому для повышения прочности изделий комбинируют продольные слои с поперечными. Как для внутренних, так и для наружных конструкций широко применяются клееные слоистые древесные материалы. Элементы конструкции изготавливаются склеиванием листов шпона. Толщина слоев может составлять от нескольких сантиметров до 3 мм (в микроламинированных конструкциях). Листовой материал, получаемый склейкой листов древесного шпона называют фанерой. В таблице 29 приведены примерные механические свойства обычной древесины.

Клееные слоистые древесные материалы хорошо известны в современной архитектуре и применяются для изготовления элементов разной формы: прямых, искривленных, с плавными переходами. Для таких элементов подбирают древесину, наиболее подходящую по внешнему виду и механическим свойствам. Их несущая способность и размерная стабильность выше, чем у пиломатериалов. Прессованием нагретых в пресс-формах древесных заготовок получают прессованную древесину.

Таблица 29




Читайте также:
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (599)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.005 сек.)