Сергей Денисевич Грандмастер

Чем примечательна конструкционная керамика на основе диоксида циркония?

Поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков, называются керамикой. Похожи по свойствам на керамику бетоны и различные вяжущие. Монолитное тело в них также образуется из порошков, однако не за счет спекания, а в результате химических реакций гидратации.

Керамика превосходит другие материалы по твердости, модулю упругости и износостойкости. Поэтому она незаменима в качестве материала для изготовления абразивных и режущих инструментов. К преимуществам керамики относятся низкий коэффициент трения и стойкость к воздействию кислот и щелочей.

По диапазону свойств керамические материалы — рекордсмены. Техническая керамика работает в более широком, по сравнению с другими материалами, диапазоне температур.

Монолитная керамика обладает высокой удельной прочностью и стойкостью к окислению при повышенных температурах, но низкой ударной вязкостью, невысокой стойкостью к тепловым и механическим ударам, а также к распространению трещин. Хрупкость — главный недостаток керамики.

Обычную бытовую керамику получают путем обжига глины. Но есть и другая керамика, при изготовлении которой глину не используют, разве что в виде небольших примесей, облегчающих спекание. В свою очередь, такая керамика делится на две большие группы: керамику на основе оксидов металлов и керамику на основе алмазоподобных соединений — карбидов, нитридов, боридов и др.

Сегодня мы ознакомимся с конструкционной керамикой на основе диоксида циркония. Керамика на основе поликристаллического диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, механически прочна и обладает высокой вязкостью разрушения.

Диоксид церия также стабилизирует диоксид циркония, что повышает вязкость разрушения по сравнению с обычным диоксидом циркония. У этой керамики вязкость разрушения в среднем в 2,5 раза выше, чем у других видов керамики. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) циркониевой керамики близок к ТКЛР чугуна, из нее изготавливают температуростойкие керамические накладки на чугунные поршни.

Керамику, пригодную для изготовления турбинных лопаток, получают из смеси оксидов циркония и алюминия. Из-за фазовых превращений оксида циркония и изменения в связи с этим его объема в зернах оксида алюминия возникает множество микротрещин, которые служат препятствием для разрастания разрушительных трещин, гасят напряжения, возникающие в лопатках при больших ударных нагрузках. В результате этого повышается прочность керамики, вязкость разрушения и сопротивление термической усталости.

К сожалению, доля нашей страны на мировом рынке технической керамики незначительна. Более двух третей ее производит Япония. О техническом уровне японских разработок в области конструкционной керамики можно судить по следующему примеру: из керамики, созданной на основе частично стабилизированного диоксида циркония, изготавливают пружины, применяемые в тех областях техники, где не могут быть использованы металлические. Такие пружины могут работать при высокой температуре, хорошо сопротивляются износу, легче, чем стальные, не магнитны и являются электроизоляторами.

Обновлено 6.08.2011
Статья размещена на сайте 4.08.2011

Комментарии (12):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети:

  • А вы хорошо помните, чем занимались 20 лет назад? Эта статья из книги, которую я написал в 1991 году. Автор Денисевич С.А., называется она "Материаловедение и научно-технический прогресс", изд. "Наукова думка", 1991 г. Сведения в ней надерганы из отечественных и зарубежных журнальных статей с миру по нитке. Конструкционные материалы в ней занимают не очень много места. Больше сведений о них у меня нет, так как я занялся совсем другими вопросами - выживанием после перестройки. Я думаю, сведений о новейших материалах можно найти много, но только в зарубежном интернете. Все осложняется тем, что за "вкусные" статьи надо платить. И дело даже не в деньгах, а в том, что эти деньги сложно перечислить. Поэтому лучше всего искать статьи не в англоязычном интернете, а их перепечатки на языки стран "народной демократии", например, Болгарии, Венгрии, Польши и др. Тем более, что автоматические переводчики работают сейчас и в Яндексе, и в Гугле.
    С уважением, Сергей Денисевич.

  • Увы, все мои знания по этому вопросу остались в восьмидесятых. Я уже 18 лет на пенсии.

    • Макс В. Читатель 26 сентября 2013 в 13:53 отредактирован 27 мая 2018 в 15:24

      Сергей Денисевич, вообще никаких данных?
      любая литература по конструкционной керамике будет интересна!
      Спасибо.

  • Макс В. Читатель 26 сентября 2013 в 11:37 отредактирован 27 мая 2018 в 15:24

    Сергей Денисевич здравствуйте!

    Меня интересует уже давно керамика для изготовления лопаток турбины. Посоветуйте пожалуйста литературу для чтения по изготовлению составов шликера и процессов формования изделий.
    Спасибо заранее.
    Максим

  • Евгений Востриков Евгений Востриков Дебютант 1 сентября 2011 в 11:23 отредактирован 1 сентября 2011 в 11:24

    Сергей Денисевич, купил по случаю японский (привезли вроде оттуда) нож с клинком из диоксида циркония (белесоватый такой, слегка просвечивающийся и острый до невозможности). Так таким фуфлом оказался ентот керамический нож - остроту потерял через неделю от овощей и булочек, а видимые сколы на лезвии клинка стали заметны уже через пару недель.

  • Сергей Денисевич, Yes!! Из такой керамики сделать пружину затворной рамы и вкладыш ствола - и пластиковый пистолет Глок не будет обнаруживаться магнитной рамкой!!! Просто австрийцы расположены слишком далеко от Японии, чтоб такое сделать.
    Кстати, керамические пружины применяются в химпроме - в агрессивных средах.

  • Автор, вы ничего не перепутали? Похоже, что списано из какого-то учебника. Только вот зачем?

    • Татьяна Гусева, вот на этой странице вы найдете статьи, которые могут показаться вам интересными. Химия, видимо, - просто не ваше, так и не надо грузить себя этой темой.

    • Татьяна Гусева, пишу популярно - попрекают, что слишком просто, просят конкретизировать. Пытаюсь сузить тему - попрекают, что слишком сложно. Пишу по зову души, попрекают, что статья заказная. Пишу не по специальности - попрекают в некомпетентности. Пишу, по специальности - спрашивают, а кому это надо. Вам не надо, а кому-то это школа жизни. А еще больше статья нужна редакции ШЖ, она на ней деньги зарабатывают, да и меня не обижает. А списано из моей собственной книги, написанной по результатам двадцатилетней работы со специальной керамикой. Вы тоже пишете по своей специальности? Неужели в моей статье нет, ну совершенно, ничего интересного? Ну, тогда почитайте другие мои статьи, они очень разнобразны.