Изделия сложной формы из нитрида кремния получают спеканием. Сырая заготовка, изготовленная из порошкообразного материала, помещается в газовую или электрическую печь прерывистого или непрерывного действия, обжигается и из нее получается изделие из спеченного нитрида кремния (СНК).

Скорость спекания определяется прочностью заготовки, составом среды, видом и чистотой исходного сырья. Она может быть увеличена использованием ультрадисперсных порошков (0,01…0,1 мкм), увеличением температуры, повышением давления газовой среды (до 1,0…10,0 МПа) и применением бескислородных активаторов (карбидов, силицидов, нитридов бериллия, магния и редкоземельных металлов).

Рассмотренные способы получения нитрида кремния имеют существенные недостатки. (далее…)

Повышение температуры•газа на входе в турбину обеспечивает стехиометрическое сгорание топлива, что снижает загрязняемость среды токсичными газами. В свою очередь упрощение или даже отсутствие системы охлаждения в керамических или частично керамических двигателях повышает безопасность их работы, манёвренность и приемистость машин, уменьшает габариты, снижает шум и дымление двигателя.

Следует отметить еще одно направление применения керамики— керамические покрытия, наносимые в целях уменьшения эрозии и коррозии па наружную поверхность рабочих и сопловых лопаток, изготовленных как из металла, так и из керамики. Возможно использование и многослойных покрытии, наносимых методами химического или физического напыления. Перспективно применение лопаток с оболочкой из керамики и металлической сердцевиной.

(далее…)

Что касается теплозащиты силовой конструкции, то она зависит от конкретных условий полета – интенсивности и продолжительности аэродинамического нагрева, расчетного числа полётов или сроков службы. Так, в случае интенсивного кратковременного нагрева возможна абляционная теплозащита (абляция – унос вещества с поверхности твёрдого тела потоком горячего газа путём эрозии, оплавления, сублимации). При длительном полёте необходимо применение плёночного или конвективного охлаждения расходуемым охладителем (активная система теплозащиты).В случае кратковременного и умеренного нагрева возможно применение теплопоглощающей конструкции, а при интенсивном длительном нагреве необходима установка внешней изоляции (в том числе и из керамики) в форме теплозащитных экранов.

(далее…)

Современное развитие авиационно-космической техники сопровождается увеличением параметров полета (скорости, высоты и дальности), повышением технических и экономических требований к конструкции летательного аппарата, в первую очередь к уменьшению пассивной массы летательного аппарата, которая на 40% зависит от применения новых материалов.

Необходимость повышения рабочих температур до 1700°С и увеличение термомеханических воздействий в определённых зонах летательного аппарата и потребовали создания конструкционной керамики, для которой характерна дешевизна и доступность сырья, высокие жаростойкостьи жаропрочность, удельная прочность и жёсткость, химо-, износо- и эррозиостойкость и т.д.

(далее…)

Карбид кремния (SiC) получил широкое применение как конструкционный и электротехнический материал (элементы и узлы двигателей, электронагреватели варисторы, полупроводниковые элементы и т. д.).

По сравнению с нитридом кремния у него более высокие жаростойкость и теплопроводность, проще технология изготовления. Высокая стойкость к окислению связана с наличием на поверхности карбида кремния пленки оксида, затрудняющей диффузию кислорода или продуктов сгорания к поверхности материала.

Карбид кремния кристаллизуется в кубической решетке сфалерита ( -фаза),либо в плотноупакованной гексагональной ( -фаза). Высокая энергия решетки приближает свойства SiC к свойствам алмаза. У него высокие твердость, модуль упругости и теплопроводность, низкий коэффициент термического расширения, высокая температура Дебая (энергия, возбуждающая колебания решетки) и полупроводниковый характер электропроводности.

(далее…)

Для нитрида кремния характерна одна некристаллическая и две кристаллические ( -Si3N4 и – Si3N4) фазы, имеющие гексагональную структуру с разными периодами и плотностью. При (спекании нестабильная модификация переходит в стабильную – модификацию, которая характеризуется столбчатой формой кристаллов и высокой стойкостью к трещинообразованию и прочностью.

(далее…)

В зависимости от назначения техническую керамику можно разделить на конструкционную и электротехническую, которая в свою очередь делиться на установочную и конденсаторную. Деление на конструкционную и электротехническую керамику в какой-то мере условно, т.к. большинство технических керамик часто имеют двоякое назначение.

Одним из старейших керамических материалов, представляющих интерес для технических целей, является фарфор, получаемый спеканием при температуре 1450°С смеси, состоящем из 25% кварца, 25% полевого шпата и 50% глины и каолина. Это таю называемый твердый фарфор. При отсутствии каолина получают мягкий фарфор, известный еще в 4…6в. в Китае. Твердый фарфор изобретен в начале 18в. в Германии. Его плотность 2420… 2500 кг/м3, закрытая пористость 4,2… 8%, прочность на изгиб 80… 150МПа.

(далее…)

Процесс спекания может быть интенсифицирован повышением температуры процесса, регулированием состава газовой фазы в зоне спекания, добавлением в шихту легкоплавких добавок, играющих роль смазки, и образованием эвтектик между компонентами шихты.

Для соединения керамических изделий друг c другом и обеспечения электрических контактов обожженная керамика может металлизироваться. Нанесение металлических слоев на керамику осуществляется вжиганием; химическим осаждением металлов из водных растворов; электролитическим осаждением металлов на подложку; вакуумным испарением и ультразвуковым лужением.

Современная техническая керамика сравнительно дорогой материал. Это объясняется тем, что химическое взаимодействие между тугоплавкими окислами протекает в твердой фазе, что требует высоких температур и длительного времени, тонкоизмельченного, состояния частиц и их тщательного перемешивания.

(далее…)

Обжиг изделий является основным и в большинстве случаев завершающим процессом производства керамики. Главной его целью является получение монолитного поликристаллического керамического материала. Окончательная пригодность изделия определяется параметрами отжига: температурой и ее устойчивостью, продолжительностью (временем), характером газовой среды в печи (окислительная, восстановительная, нейтральная).

Обжиг полуфабрикатов изделий производят в периодически действующих камерных печах (горнах), либо в тунельных конвейерных печах непрерывного действия. Периодические печи используют электрический или пламенный обогрев с использованием жидкого топлива.

(далее…)

Изготовление заготовки сливным литьем отличается от метода намораживания тем, что там получают отливку с точной внутренней конфигурацией, а при сливном – с наружной.

Литье в кокиль применяют для получения керамических изделий простой формы. Расплавленный шликер, заливаемый через литник, заполняет форму под действием гравитационных сил.

Для изготовления деталей типа тел вращения используют центробежный способ, при котором расплавленный шликер заливают в обращающуюся форму, где под действием центробежных сил он прижимается к её стенкам и затвердевает.

(далее…)