Направление подготовки бакалавров Химическая технология Материаловедение и

материалов
Лихачев Владислав Александрович, к.х.н., доцент

в производстве:

1. Посуды, украшений:
2. В строительстве



Посуда и украшения:
Гончарная керамика,
стекло, фарфор, фаянс,
майолика, терракота

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)

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.

этапы:
1. Получение исходных порошков;
2 Консолидацию порошков (изготовление

компактных материалов);
Обработка полученных изделий;
Контроль изделий.
При производстве высококачественной керамики с высокой однородностью используют порошки исходных материалов с размером частиц до 1 мм. (Наиболее трудоемкий процесс)

давления;
2. Пластическое формование ( выдавливание через мундштук формовочных масс

с пластификаторами;
3. Литье с использованием жидких суспензий порошков.

получается монолит.
Спекание производиться при атмосферном и повышенном давлении до

1500кН. Температура спекания 2000 – 2200 о С
Часто применяют совмещенные методы консолидации: формование со спеканием, синтез образующегося соединения с одновременным формованием и спеканием.

трудом поддается механической обработке. Поэтому задача получить при консолидации практически

готовое изделие.
Доводка производится алмазными кругами, электрофизической, ультразвуковой и лазерной обработкой.
При контроле изделий используют рентгеновскую и ультразвуковую дефектоскопию

металлами классом материалов для использования при высоких температурах.
Известны следующие виды

керамических материалов:

Электрокерамика;

Магнитокерамика;

Оптокерамика;

Хемокерамика;

Биокерамика;

Термокерамика;

Механокерамика;

Ядерная керамика;

Сверхпроводящая керамика.

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

(с температурой плавления ниже 1350 С, тугоплавкие (1350-1580 С), огнеупорные

(1580-2000 С), высшей огнеупорности (более 2000 С).

Преимущества керамики
1. Высокая твердость и износостойкость, прочность на сжатие;
2. Термостойкость и жаропрочность;
3. Низкая теплопроводность;
4. Высокая коррозионная стойкость;
5. Экологичность;
6. Красивый внешний вид.
7. Доступность сырья.

- минерал белого цвета, основа каолинит (Al2O3.2SiO2 .2H2O): с чаcтицами

0,01 мм. Малопластичны.
Глины характеризуются разнообразным составом: в них есть каолинит, монтмориллонит Al2O3.4SiO2 .nH2O (0,005мм) галлуазит Al2O3.2SiO2 .4H2O. Глины с 85-90% частиц меньше 0,001мм называются бентонитами, они очень пластичны.
Пластичность глин основное их свойство, чем больше в них мелких частиц, тем они пластичнее. Для производства лучше подходят умеренно пластичные глины. Малопластичные (тощие) глины плохо формуются, высокопластичные дают большую усадку при сушке, растрескиваются и требуют отощения.

операции:

Добыча глины (карьеры);
Подготовка сырьевой массы (удаление, смешение, увлажнение)
Формование изделий (пластическое

формование, с помощью прессов, литье в формы);
Сушка туннельные или камерные сушилки 16-36 часов при t = 120 - 150 С для избежания неравномерной усадки при обжиге.
Обжиг в туннельных печах при температуре 900-1100 С для кирпича, камня, керамзита и до 1300-1800 С для огнеупорной керамики.

200 С);
Выгорание органических примесей (300-400 С);
Удаление химически связанной влаги (500-600

С);
Разложение минералов глины на отдельные оксиды (700-800 С);
Образование новых соединений между оксидами, например муллита 3Al2O3.2SiO2 и расплавление легкоплавких составляющих глины (950-1050 С).
Пережог (железняк) ведет к потемнению кирпича, деформации его и к оплавлению;
Недожог – пониженная прочность, водо- и морозостойкость, кирпич имеет алый цвет.

и пустотелый, стеклянные блоки),
Фасадные (кирпич и камни лицевые, керамические

плитки)
Изделия для внутренней облицовки стен и полов (глазурованные плитки и фасонные детали к ним: пояски, карнизы, уголки);
Дорожные изделия (кирпич, тротуарная плитка)
Изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);
Кровельные изделия (черепица);
Санитарно-технические изделия и трубы (умывальники, унитазы, ванны, керамические трубы);
Теплоизоляционные материалы(керамзит);
Огнеупорные и химически стойкие (кирпич и плитки) футеровка.

и пустотелым;
Марки по прочности М75, М100,
М125, М150, М175, М200,

М250, М300.
Марки по морозостойкости F25, F35, F50, F75, F100, F300
Водопоглощение 6-16%;
Пустотелый кирпич дает экономию сырья, но его не применяют для фундаментов,
цоколей, для наружного и
внутреннего ряда стен.

220х110х65,
Большее содержание Al2O3 и более высокая
плотность, прочность

М400,М700, М1000,
морозостойкость F50-100,
водопоглощение – 2-6% (дороги, полы
предприятий, агрессивные кислотные среды)
Применяется также как отделочный и для
кладки печей.

Тротуарная плитка самых разнообразных
конфигураций и цветов (долговечность,
декоративность, экологичность)

распространенных керамических облицовочных материалов.
Выпускаются разнообразных размеров и цветов.
Поверхность глазурованная и

не глазурованная, гладкая и рифленая.
Красиво, экологично, водостойко.

прессования из пресс-порошка при давлении 400—500 кг/см2, с последующим обжигом

при температуре 1200—1300 °C.
Пресс-порошок, в свою очередь, получают из шликера, который представляет собой тщательно гомогенизированную смесь сырьевых компонентов: беложгущиеся глины и каолины, кварцевый песок, плавни (полевые шпаты и пегматиты), вода.
Преимущества: высокая твердость, устойчивость к истиранию, влаге и перепаду температур, красивый внешний вид, экологичность, но дороже и тяжелее керамической плитки.

искусственный кро-
вельный материал. Долговечность
До 300 лет. Высокая декоративность,
но большой вес

и трудоемкость устройства, требует большого уклона
Кровли (не менее 30%).

другие изделия производятся из фарфора, полуфарфора, фаянса.

Более 30 видов

различных изделий

транспортирующих промышленные (агрессивные и неагрессивные), бытовые и дождевые воды. Длина

труб 1000-1500 мм, внутренний диаметр 150-600 мм. Их изготовляют цилиндрической формы с раструбом на одном и резьбой на другом конце и безраструбные с соединительными муфтами.

Трубы керамические дренажные для устройства дренажа. Вода в трубы поступает через круглые и щелевидные отверстия

глинистого сланца. Керамзитовый гравий имеет овальную форму. Керамзитовый щебень отличается

лишь тем, что его зёрна имеют в основном кубическую форму с острыми гранями и углами. Производится также в виде песка — керамзитовый песок.
экономичный утеплитель, применяемый для стен, полов, перекрытий, подвалов;
наполнитель для легких бетонов;
дренажный и теплоизоляционный
материал для земляных насыпей дорог,
прокладка которых производится в водонасыщенных грунтах.

путем нагрева при температуре 900-1000 С, при этой температуре он

вспенивается и приобретает высокую пористость.
Выпускается в виде сыпучего материала разной крупности и насыпной плотности. Крупность зерен (5-10мм; 0,5-5мм; мене 0,5 мм). Насыпная плотность марок 200, 150, 100, где число обозначает насыпную плотность вермикулита в кг\м3.
Преимущества: не горюч, широкий диапазон рабочих температур (-200 - +900-1000 оС), биологически стоек, не подвержен старению, экологичен.
Недостатки: дорог, очень сильно поглощает влагу