326 4

Materiały ceramiczne i szkła

„ Ml ,-i/a należą do materiałów inżynierskich najwcześniej stosowanych "w₀w eka . charakteryzujących się największą odpornością na dz,.,k_inic przez c/łowie    również najbardziej nowoczesne materiały

mracowane d^ r^ysL .o,n,czego, kosmicznego , elektronicznego NU._ra> opracowane P z ^ _tak wytrzymałe jak metale, ale me mają sob,_c

^CzTeh ,eZeh chodzi o odporność korozyjną i odporność na ścieranie W ostatnm SSS*Sf^cymj^y rozwój materiałów ceramicznych. Na przykro narzędzia tnące wykonane z sialonu (Si^ AI.ĄN^; z zmienia się od 0 do 6. |_ub drobnoziarnistego i pozbawionego porów Al,0, mogą cąć szybciej , m.cc węks,, trwałość niż narzędzia z najlepszej stali.    .    . .    ,

Materiały ceramiczne ze względu na ^walencyjny i jonowy chara! w,ązaó s, zwykle twarde, kruche, o wysoktej temperaturze topnienia. m„,, nr^wodności cieplnej . elektrycznej, dobrej stabilność, chemtcz.nej , cieplnej oraz £ wytrzymałości na ściskanie. Pomimo. że ceramik, «/natury kruche, to jednak ' kompozyty z osnową ceramiczną, np. Si₃N₄-SiC. charaktm/u’., „ę odporności na pękanie większą od niektórych metal,. Chociaż, wtększ.w. materiałów ceramicznych jes, dobrymi izolatoram, elektrycznym, . cieplnym,, to SiC i AIN mają przewodność cieplną zbliżoną do metali, a FeO i /.nO są poi

przewodnikami.^ ^ _ceramiki krystaliczne, szklą i tworzywa szklano-ceramic-ju Ceramiki krystaliczne obejmują tradycyjne krzemiany oraz. wiele tlenków . związ-ków me zawierających tlenu; są w szerokim zakresie stosowane w technologiach tradycyjnych oraz nowoczesnych. Szklą są nickrystaltcznymi ctalam, stałymi o składzie zbliżonym do ceramik krystalicznych. Innym typem ceramik, krystalicznej _są tworzywa szklano-ceramiczne. Są one kształtowane w stanie szklistym, a następnie są poddawane obróbce mającej na celu spowodowanie krystalizacji Największe zastosowanie znalazło tworzywo szklano^eramic/.ne składające się /. Li₂0-Al₂0j-Si0₂.

^Ze,^w**^l^« "a kowalcncviny i/lub jonowy charak.c.    w ccn.rn.kach

„ ₍K)k./.alcen,c pU^_c/nc ' ^^ „gowy ruch Jy.lok.cj. ,cs. praw.c n.cmo/-:.»c W wysokich te_mpera    mogą s.c odkscutcaC da*. po»U/.gow.

'granicach nam. Tak,    ,,„_{laje /na}c/n.e prayspickony. je«l. na gran.cach

,uH* *n^aJ^du-i^{c s,ę faz}* ‘‘/.klisia

Krytycznym czynnikiem w /^losowaniach konstrukcyjnych materiałów ._fdniicznych i szkieł jest to. żc są one / natury kruche, dlatego też zawsze obecne tych materiałach wady w postaci pustek, porów lub rys powodują, te matenał ''_le<a zniszczeniu na skutek pękania kruchego. Ponieważ liczba, wielkość . roz-¹ „ęs/czenie wad są zmiennymi losowymi (mc są stale) w poszczególnych clemcn-^ więc określenie własności mechanicznych jest możliwe jedynie metodami ^itysty*^^mi. Powt»dujc to. te zachowanie mechaniczne materiałów ceramicznych 2oac/nie trudniejsze do przewidzenia niż metali. W przeciwieństwie do metali ^Cy_[r/ymałośÓ materiałów ceramicznych i szkieł może się zmniejszać z upływem bez działania naprężeń cyklicznych. Zjawisko to jest nazywane zmęczeniem *" nrzttv/n * j^csl b^ard/° zależne od rodzaju środowiska. Częste stosowanie *^_nalów ceramicznych w wysokich temperaturach w połączeniu z ich wrodzoną "'Jlehości* sprawia, że głównym problemem jest pękanie powodowane szybkimi łanami temperatury (t/.w. szokiem cieplnym). Mocne wiązania międzyatomowe Si/ódaiT te ceramiki są twarde i mocne. Oznacza to. żc są one odporne na Wrysowania lub wgniecenia i dlatego są odpowiednie do zastosow-ania jako materii o dobrej odporności na ścieranie (łożyska) i jako materiały ścierne do cięcia, szlifowania i polerowania metali.

9.1. Wyroby z gliny

Krzem i tlen stanowią łącznie ok. 75% składu skorupy ziemskiej (rys. 9.1). Zatem rozpoczęcie omawiania materiałów ceramicznych od ceramik krzemianowych,

, podstawowym składnikiem Si O-;, jest uzasadnione. Jednym z najczęściej stosowanych surowców ceramicznych jest glina, gdyż występuje ona w dużej obfitości i zwykle jest stosowana bez jakiegokolwiek uszlachetniania, a więc stanowi tani surowiec. Inną przyczyną popularności jest łatwość formowania wyrobów z gliny, gdyż glina po zmieszaniu z wodą tworzy bardzo łatwą do kształtowania masę plastyczną.

Wiele tradycyjnych materiałów ceramicznych jest wytwarzanych z gliny, do której dodaje się krzemionkę oraz skaleń (glinokrzemian głównie potasu i sodu (K,Na)₂0- Al₂0,-6Si0_: oraz wapnia CaO AUO,-2SiO_;]. Glina, której głównym składnikiem jest kaolinit (AUO^SiO,-2H_;0), łącznie z wodą służy w początkowym etapie wytwarzania wyrobu jako lepiszcze wiążące proszek materiału ceramicznego spełniającego rolę wypełniacza, którym zwykle jest SiO_;. Skaleń spełnia rolę topnika tworzącego podczas wypalania wyrobów z gliny fazę szklistą

327