ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Порошковые материалы и изделия на основе железа из "Новые материалы " В настоящее время развиваются новые направления использования перспективных керамических материалов, в том числе высокотемпературные сверхпроводники, композиционные керамические материалы, специальные пористые материалы, а также биокерамические материалы для использования в медицине. [c.244] Конструкционная керамика в настоящее время применяется при изготовлении автомобильных двигателей различного типа. Это обусловлено рядом таких свойств, как высокое значение температуры плавления и размягчения под давлением, стойкость к воздействию абразивных и агрессивных сред при низких и высоких температурах, а также величиной теплопроводности и плотности. При изготовлении двигателей из керамики уменьшается суммарная масса изделия, расход топлива, стоимость. [c.244] Многие керамические материалы на основе оксидов, нитрида и карбида кремния, сиалонов имеют достаточно высокие прочностные характеристики при этих температурах = 100...300 МПа). Однако проблема хрупкости керамики до сих пор является главным препятствием ее использования в качестве конструкционного материала. Именно хрупкость, связанная с кристаллическим строением керамики, приводит к низкой вязкости разрушения, низкой стойкости к термоударам и низкой надежности. [c.244] При этом для материалов типов 2, 3 наблюдается распространение трещины по пористым слоям из сферолитов и полых микросфер соответственно. Диссипация энергии распространяющейся трещины в материале типа 3 достигалась за счет раскрытия полых микросфер в слоях. Для материалов типов 3, 4 характерно пересечение трещиной слоев внутри ячеек с образованием ступенек. Для материала типа 2 бьша зафиксирована локализация трещины на межслойной границе. Максимальные значения параметров и удельной работы разрушения уу (табл. 3.13) свойственны керметным материалам типов 4, 5. Однако при одинаковом содержании металлического хрома в обоих материалах величина в слоистом материале в 2,5 раза превышает ту же характеристику мелкокристаллического материала. [c.245] Представляют интерес новые методы получения керметов, такие как объемное восстановление для несгораемых анодов ujO- u в процессах высокотемпературного электролиза (в частности, алюминия) [21]. [c.246] В настоящее время в установках для плавки никеля, титана, циркония и др. металлов используются тигли из диоксида циркония. Модифицирование диоксида циркония металлами (Ti, Zr, W, Mo, Сг, V, Ni) позволяет повысить термостойкость и снять напряжения при термоударах за счет металлической прослойки. Тигли из ZrOj, модифицированного титаном, рекомендованы для плавки титана. Разработан пористый кермет AI2O3—А1, получаемый путем гидротермального окисления (ГТО) порошкообразного алюминия в замкнутом объеме пресс-формы. Изучено формирование пористой структуры керметов в зависимости от условий их синтеза. [c.246] Трансформационно-упрочненные керамические материалы. Возможность упрочнения керамики путем формирования в ее структуре дефектов в виде включений, находящихся в метастабильном напряженном состоянии, была показана на керамике из оксида циркония. Эффект трансформационного упрочнения керамики из диоксида циркония можно использовать для повышения вязкости других типов конструкционных керамических материалов, вводя порошки частично стабилизированного ZrOj, подбирая режимы спекания и изучая взаимодействие фаз. [c.247] Моноклинная низкотемпературная модификация при нагреве до температуры -1200 °С переходит в тетрагональную форму. Этот переход сопровождается объемным сжатием на 4...5 %. При охлаждении до температуры ниже 1000 °С происходит обратный переход в моноклинную модификацию, а также соответственное увеличение объема и снижение плотности. [c.247] Для достижения высокой прочности и особенно трешиностойкости керамических материалов используют эффекты, связанные с полиморфным превращением диоксида циркония из метастабильной тетрагональной модификации в стабильную моноклинную. Такое преврашение инициируется внешними механическими нагрузками и приводит к необратимым затратам работы при деформировании и разрушении материала (рис. 3.13). В системах с дисперсными частицами диоксида циркония получены уникальные материалы, имеющие прочность при изгибе выше О МПа (рис. 3.14) и трещиностойкость более 30 МПа-м / [22]. ни обладают также повышенной устойчивостью к медленному росту термостойкостью. [c.247] Стабилизированный диоксид циркония, представляющий собой твердый раствор стабилизирующего оксида (СаО, MgO и др.) в Zr02 и имеющий кристаллическую решетку кубической формы, обычно называют кубическим Zr02. Однако не надо забывать, что это не чистый диоксид циркония. [c.249] Если скорость охлаждения недостаточно велика и происходит укрупнение частиц T-ZrOj, то это приводит к их превращению в моноклинную модификацию (M-ZrOj), поскольку существует критический размер выделений T-ZЮ2, которые могут сохраняться в кубическом твердом растворе, не претерпевая фазового превращения в моноклинную модификацию. [c.250] В системе 2Ю2 МеО ситуация более сложная. После спекания керамику подвергают быстрому охлаждению (скорость 500°С/ч), в результате чего происходит образование тонких выделений Т-2Ю2 эллипсоидной формы с размером по большой оси 30...60 нм. Значение М для таких вьщелений всегда ниже комнатной температуры, так что для достижения эффекта упрочнения необходима дополнительная термообработка. Проведенная по оптимальным режимам, такая термообработка должна приводить к укрупнению выделений T-ZЮ2 до размера 180 нм. [c.251] Вернуться к основной статье