25. Керамика на основе SiC.

Обладает повышенной жаростойкостью, хорошо работает в критической среде.

Т_пл = 1600ᵒС; ρ = 1100; E = 380 – 450 ГПа.

Структура: α – ГПУ, β – кубическая. По кристаллической решетке близок к алмазу, т.е. твердый.

Используют в авиа- и ракетостроении для изготовления лопаток турбореактивного двигателя и т.п.

26. Применение керамических материалов в объектах акт.

Керамику широко применяют в авиастроении. Из нее изготавливают носовые обтекатели, передние кромки крыльев и теплозащитное покрытие.

Однако плохие ударные, динамические и вибро характеристики ограничивают область использования изделий из керамики. Так же керамика плохо соединяется с металлами.

При стыковке керамики с металлами необходимо выбирать материал переходного элемента с близким к керамике КЛТР.

27. Производство, свойства и применение стекломатериалов.

Стекла – неорганический материал аморфного строения, который после охлаждения приобретает свойства твердого хрупкого тела. Они могут быть прозрачными, у них нет определенной температуры плавления: стекло переходит в вязкое состояние, а после – в жидкое. Бывают кварцевыми и силикатными. В кварцевом стекле каждый атом кремния будет связан с четырьмя атомами кислорода, но угол между валентностью не везде будет одинаковым – получается неравномерная структура, т.е. аморфная. Помимо кварца существует кристаллический кварц – он образует кристаллическую решетку и имеет вид тетраэдра.

Стекла производят из кварцевого песка путем плавления в печи. В состав стекол входят:

1. Стеклообразующие элементы (Si, B, Al);

2. Модификаторы (Li, Na, K, Be, Mg);

3. Легирующие элементы (Fe, Pb, Ce, Cd, Ti);

Свойства:

1. Физические:

Прозрачность (зависит от компонентов и толщины; пропускают 91%, отражают 8%, 1% - поглощают, это видимый и ИК диапазоны), хрупкость, твердость

Коэффициент преломления – 1,47 – 1,96 .

Температура стеклования – 400 – 600ᵒС – вязкое жидкое стекло начинает приобретать свойства твердого хрупкого тела;

Температура размягчения – 600 – 800ᵒС;

Температура жидкого состояния – 1000 – 1100ᵒС;

2. Механические:

Прочность на растяжение – 30 – 90 МПа;

Прочность на сжатие – 500 – 1000 МПа;

Твердость: 5 – 7 по Моссу (10 – алмаз);

Ударная вязкость – 1,5 – 2,5 кДж\м²;

Термостойкость: 80 – 100ᵒС;

Модуль упругости: 45 – 100 ГПа;

Теплопроводность слабая. Закалку проводят до 600 – 650ᵒС и быстро охлаждают с двух сторон паром или закалку проводят в масле. После закалки можно повысить прочность на изгиб в 4 раза, термостойкость до 120 – 250ᵒС, а ударную вязкость – в 5-7 раз.

Применение:

Остекление, оптика, электротехника.

28. Производство, свойство и применение ситаллов.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, полученные объёмной кристаллизацией стекол, и состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределённых в стекловидной фазе.

Получение:

Подбором состава стекла, содержащего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объёмную кристаллизацию (катализаторы, нуклеаторы), можно спроектировать соответствующие кристаллические и стекловидную фазы. Кристаллы спроектированных фаз возникают и растут равномерно по всему объёму в результате термической обработки. Технология производства изделий из ситаллов незначительно отличается от производства изделий из стекла. В некоторых случаях изделия можно формовать методами керамической технологии (см. Керамика). Иногда для зарождения кристаллов в состав стекла вводят фоточувствительные добавки. Для производства отдельных видов ситаллов используют шлаки.

Существуют литиевые, борно-бариевые, магниевые, титановые и другие ситаллы.

Применение:

Ситаллы применяются для изготовления деталей, требующих прочности и термостойкости (корпуса приборов, шкалы, образцовые меры, подложки микросхем и др.).

Являются перспективными строительными и конструкционными материалами (обтекатели ракет и сверхзвуковых управляемых снарядов, химически стойкая аппаратура, мостостроительные конструкции и др.). В последнее время применяется в качестве подложки стола 3D-принтеров, поскольку пластик ABS обладает хорошей адгезией по отношению к такому стеклу.

Свойства:

Ситаллы обладают малой плотностью (они легче алюминия), высокой механической прочностью, особенно на сжатие, твердостью, жаропрочностью, термической стойкостью, химической устойчивостью и другими ценными свойствами. Ситаллы имеют большинство положительных свойств, которые есть у стекла, в том числе и технологичность.

Существуют ситаллы со специальными свойствами: прозрачные, магнитные, полупроводниковые, радиопрозрачные и другие.

Твёрдость большинства ситаллов 6,5 – 7 единиц по Моссу, предел прочности на изгиб до 250 МПа, термостойкость до 1000 °C.