Керамические материалы

Содержание

Слайд 2

Керамические материалы Керамические материалы один из самых древних конструкционных материалов, использовавшихся

Керамические материалы

Керамические материалы один из самых древних конструкционных материалов, использовавшихся в

производстве:
1. Посуды, украшений:
2. В строительстве
Посуда и украшения:
Гончарная керамика,
стекло, фарфор, фаянс,
майолика, терракота
Слайд 3

Керамические материалы в строительстве 1. Кирпич: Обычный, Шамотный (огнеупорный) Дорожный 2.

Керамические материалы в строительстве

1. Кирпич:
Обычный,
Шамотный (огнеупорный)
Дорожный

2. Плитка:
Для стен (внутри и снаружи),

Для пола,
Дорожная.
Слайд 4

Керамические материалы в строительстве 3. Черепица Достоинства керамики в строительстве: износостойкость

Керамические материалы в строительстве

3. Черепица
Достоинства керамики в
строительстве:
износостойкость
значительная долговечность,
декоративность

многих видов керамики,
распространенность в природе сырьевых материалов.
Слайд 5

Керамические материалы Керамические материалы достаточно сложны как по химическому составу, так

Керамические материалы

Керамические материалы достаточно сложны как по химическому составу, так и

по структуре.
По химическому составу – это оксиды, карбиды, нитриды, бориды, сульфиды или их смесь.
По структуре в их составе всегда есть:
1. кристаллическая составляющая;
2. аморфная (стекло-фаза);
3. газовая составляющая (поры в керамике, определяющие ее теплоизоляционные свойства и химические свойства)
Слайд 6

Керамические материалы.

Керамические материалы.

Слайд 7

Свойства и применение керамических материалов. Слайд 12.03 Керамические материалы имеют два

Свойства и применение керамических материалов.
Слайд 12.03

Керамические материалы имеют два основных недостатка:

хрупкость и сложность изготовления деталей и их обработки.

В то же время им присущи свойства, которые зачастую отсутствуют у металлов:

Жаропрочность;

Отличная коррозионная стойкость;

Малая теплопроводность;

Жаропрочность керамики такова, что при температурах порядка 1000 ° С она прочнее любых сплавов и даже суперсплавов.

Хорошие оптические свойства.

Слайд 8

Классификация керамических материалов. Слайд 12.02 Керамика стала первым конкурентоспособным по сравнению

Классификация керамических материалов.
Слайд 12.02

Керамика стала первым конкурентоспособным по сравнению с металлами

классом материалов для использования при высоких температурах.

Известны следующие виды керамических материалов:

Электрокерамика;

Магнитокерамика;

Оптокерамика;

Хемокерамика;

Биокерамика;

Термокерамика;

Механокерамика;

Ядерная керамика;

Сверхпроводящая керамика.

Слайд 9

Свойства и применение керамических материалов

Свойства и применение керамических материалов

Слайд 10

Виды керамических материалов

Виды керамических материалов

Слайд 11

Виды керамических материалов

Виды керамических материалов

Слайд 12

Виды керамических материалов

Виды керамических материалов

Слайд 13

Изготовление режущего инструмента; Детали двигателей (керамические двигатели); Специальное назначение: В настоящее

Изготовление режущего инструмента;

Детали двигателей (керамические двигатели);

Специальное назначение:

В настоящее

время в основном керамика применяется в следующих областях:

- Хранение радиоактивных отходов;

- Тепловая защита головных частей ракет;

Изготовление броневой защиты военной техники и бронежилетов.
В связи и компьютерной технике.
В строительстве: кирпич, плитки, черепица

Слайд 14

Химическое сопротивление керамических материалов Одно из достоинств керамических материалов – это

Химическое сопротивление керамических материалов

Одно из достоинств керамических материалов – это высокая

их коррозионная стойкость. Но эта стойкость конечно не является абсолютной и при взаимодействии с различными жидкими и газообразными средами, особенно при повышенных температурах керамика разрушается.
Отличие любой керамики даже самой плотной от металлов в том, что в керамике всегда присутствуют поры, в которые и проникают активные жидкости и газы, вступая в химические реакции с составляющими керамики.
Если сравнить коэффициент водопроницаемости металлов с самой плотной керамикой (стеклами) при 20 С:
Металл - 10-17 - 10-14
Неорганическое стекло - 10-14 - 10-10
Слайд 15

Химическое сопротивление керамических материалов Поэтому в отличие от металлов взаимодействие активных

Химическое сопротивление керамических материалов

Поэтому в отличие от металлов взаимодействие активных веществ

с керамикой идет не только на поверхности, но, в основном, и внутри керамики. И поэтому величина пор и транспортные процессы доставки реагента и отвода продуктов взаимодействия здесь приобретают первостепенное значение.
Устойчивость керамики прежде всего будет определятся химической устойчивостью соединений входящих в состав керамики и структурой керамики, т.е. ее плотностью и величиной пор.
Если основой керамического материала является кислотообразующий диоксид кремния SiO2, то такой материал будет обладать высокой химической стойкостью к действию кислот, в том числе концентрированных.
Слайд 16

Химическое сопротивление керамических материалов Исключение составляет плавиковая кислота активно разрушающая диоксид

Химическое сопротивление керамических материалов

Исключение составляет плавиковая кислота активно разрушающая диоксид кремния:
SiO2

+ НF SiF4 + 2H2O
Ряд материалов, содержащих SiO2 , разрушается при воздействии на них кремнефтористоводородной и фосфорной кислоты, но это взаимодействие имеет место при высоких температурах и протекает с меньшей скоростью.
Как кислотный оксид SiO2 более активно взаимодействует со щелочами
SiO2 + 2NaOН Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 достаточно хорошо растворима в воде, что делает невозможным замедление во времени реакции взаимодействия.
Слайд 17

Химическое сопротивление керамических материалов В керамических материалах всегда присутствуют силикаты: соединения

Химическое сопротивление керамических материалов

В керамических материалах всегда присутствуют силикаты: соединения оксид

металла-оксид кремния. Химическая стойкость силикатов растет в ряду: Ме2О SiO2 МеО SiO2 Ме2О3 SiO2
Исходя из активности силикатообразующих оксидов силикаты группы МеО SiO2 располагают по степени возрастания их химической стойкости в следующий ряд: PbО SiO2 BaО SiO2 CaО SiO2 MgО SiO2 ZnО SiO2 FeО SiO2 МnО SiO2
Слайд 18

Химическое сопротивление керамических материалов Керамические материалы к воде обычно устойчивы. Но

Химическое сопротивление керамических материалов

Керамические материалы к воде обычно устойчивы.
Но поскольку

все они пористые материалы и способны в той или иной мере поглощать воду, поэтому применительно к строительной керамике (керамический и дорожный кирпичи, плитки облицовочные и дорожные) вводится понятие морозостойкости – т.е. способности керамического материала выдерживать циклы замораживания оттаивания в насыщенном водой состоянии.
Морозостойкость зависит прежде всего от величины пор и от их открытости или закрытости, т.е. соединяются они друг с другом или разделены слоем керамики. Закрытость или открытость пор влияет на водопоглощение керамического материала, а, сл-но, и на его морозостойкость.
Слайд 19

Взаимодействие керамических материалов с газами Газы, выделяющиеся при проведении различных процессов

Взаимодействие керамических материалов с газами

Газы, выделяющиеся при проведении различных процессов в

металлургии, химии, нефтехимии, ядерной энергетике при повышенных температурах и давлениях оказывают на керамические материалы разрушающее воздействие. К таким газам относятся: пары воды, оксиды углерода, водород, углеводороды, хлор, сероводород.
Сильнейшее агрессивное действие оказывает монооксид углерода СО. Под его воздействием восстанавливаются оксиды, входящие в состав, керамичеcкого материала и выделяется сажистый углерод, который создает большие распирающие усилия в порах огнеупора.
Меn0m +СО Меn0m-1 + СО2
2СО СО2 + С
Слайд 20

Взаимодействие керамических материалов с газами Сажистый углерод кроме того может взаимодействовать

Взаимодействие керамических материалов с газами

Сажистый углерод кроме того может взаимодействовать с

составляющими керамики, например муллитом (3Al2О3 2SiO2)
3Al2О3 2SiO2 + С 3Al2О3 + 2SiO + 2СО
Монооксид кремния SiO также приводит к растрескиванию керамического материала.
Углеводороды, метан, этан и природный газ как и СО могут способствовать выделению сажистого углерода.
Наиболее устойчивы к действию СО и углеводородов являются высокоглиноземистые огнеупоры.
В среде водорода восстанавливаются многие оксиды ТiO2 MgO, SiO2 и др.