Пористые керамические и стеклокерамические материалы

Керамическая технология предусматривает следующие основ­ные этапы:

1) получение исходных порошков,

2} консолидация порошков, т.е. изготовление компактных мате­риалов;

3) обработка и контроль изделий.

При производстве высококачественной керамики с высокой од­нородностью структуры используют порошки исходных материалов с размером частиц до 1 мкм.

Измельчение производится механическим путем с помощью ме­лющих тел, а также путем распыления измельчаемого материала в жидком состоянии, осаждением на холодных поверхностях из паро-газовой фазы и другими методами. Для сверхтонкого помола (части­цы менее 1 мкм) наиболее перспективны вибрационные мельницы.

Консолидация керамических материалов состоит из процессов формования и спекания. Различают три основные группы методов формования.

1. Прессование под действием сжимающего давления, при котором происходит уплотнение порошка за счет уменьшения пористости.

2. Пластичное формование выдавливанием прутков и труб через мундштук
(экструзия) формовочных масс с пластификаторами, уве­личивающими их текучесть.

3. Шликерное литье для изготовления тонкостенных изделий любой формы, в котором для формования используют жидкие сус­пензии порошков.

При спекании отдельные частицы порошков превращаются в монолит и формируются окончательные свойства керамики. Про­цесс спекания сопровождается уменьшением пористости и усадкой. Применяются печи для спекания при атмосферном давлении, уста­новки горячего изостатического прессования, прессы горячего прес­сования. Температура спекания может составлять до 2000...2200°С.

Обработка керамики и контроль являются основными состав­ляющими в балансе стоимости керамических изделий. По некото­рым данным, стоимость исходных материалов и консолидации со­ставляет всего лишь 11% (для металлов 43%), в то время как на об­работку приходится 38% (для металлов 43%), а на контроль 51% (для металлов 14%). К основным методам обработки керамики от­носятся термообработка и размерная обработка поверхности. Тер­мообработка керамики производится с целью кристаллизации межзеренной стеклофазы. При этом на 20...30% повышается твердость и вязкость разрушения материала.

Большинство керамических материалов с трудом поддается ме­ханической обработке. Поэтому основным условием керамической технологии является получение при консолидации практически го­товых изделий. Для доводки поверхностей керамических изделий применяют абразивную обработку алмазными кругами, электрохи­мическую, ультразвуковую и лазерную обработку.

Для контроля керамических деталей чаще всего используют рентгеновскую и ультразвуковую дефектоскопию.

Пористые керамические и стеклокерамические материалы ис­пользуются в качестве фильтров различного назначения. Широко их применение в области медицины в качестве имплантатов, т.к. их химический и фазовый состав гарантирует высокую биосовмести­мость с человеческим организмом. Наличие контролируемой по­ристости обеспечивает хорошее срастание тканей с имплантатом и отсутствие коррозии.

Пористое пеностекло имеет малую плотность, низкую теплопро­водность, высокое звукопоглощение за счет введения в стекольную массу газотвердых веществ с последующим вспениванием.

Для оценки пористости керамических и стеклокерамических ма­териалов применяются различные методы (порометры газовые и жидкостные, капиллярная дефектоскопия и др.).