Структура и свойства керамических материалов. Часть 2

Максимальная температура обжига изделий из легкоплавких глин составляет 1100 — 1300 °С (кирпич и камни для стен облицовочные плитки), из тугоплавких глин — 1100—1300°С (плитки для полов, клиниерный кирпич), из огнеупорных глин — 1300 — 1800 °С (огнеупорная керамика).

Исследования П. И.Боженова, Б.А.Григорьева и других ученых показали, что в условиях вакуума продолжительность обжига сокращается в несколько раз и производится при более низких температурах (на 100— 150 °С) по сравнению с обжигом на воздухе, при этом ИСК (кирпич, фаянсовые плиты и др.) имеют повышенные показатели прочности и морозостойкости. Если образование муллита происходило при меньшей продолжительности изотермической выдержки, то это снижало энергозатраты (до 5 %). При обжиге в вакууме электротехнического фарфора образуется изотропная пленка (толщиной 0,5—1,0 мкм) на зернах кварца, Кристаллической фазой является муллит и другие новообразования, а также Si02 в различных его аллотропических состояниях и некоторые оксиды, не вступившие в химические реакции. Стекловидная фаза состоит из легкоплавких компонентов, которые не успели выкристаллизоваться из расплава при охлаждении.

Если микроструктуру керамики рассматривать на атомно-молекулярном уровне, то ее можно охарактеризовать как комбинацию атомов металла с неметаллическими атомами, чаще всего с кислородом. Как отмечает Д. Гальман, относительно большие атомы кислорода образуют матрицу, в которой размещаются маленькие атомы металлов (Al, Mg, Si и др.). В кристаллах керамики превалируют ионные и в меньшей степени — ковалентные связи, за счет которых керамические материалы обладают высокой прочностью, долговечностью, химической стойкостью.

Микро- и макроструктура керамики имеют дефекты в кристаллах, на границах контакта между кристаллами и поры, поэтому ее прочность гораздо меньше прочности идеальных кристаллов. Однако в целом керамика обладает комплексом высоких показателей свойств, которые зависят от пористости, соотношения стекловидной, кристаллической фаз и других особенно при оптимальной структуре.

Средняя плотность керамических материалов находится в пределах 200—2300 кг/м3; предел прочности при сжатии — 0,05—100 МПа; водопоглощение по массе — 0 — 70%; установленные марки по морозостойкости — 15, 25, 35, 50, 75, 100; теплопроводность составляет 0,07 — 1,16 Вт/м • К.