Техническая керамика. Матренин С.В - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

ных металлов, нитридов BN, Si
3
N
4
, AlN, силицидов, фосфидов, арсенидов
и халькогенидов (кроме оксидов). Керамики на основе карбидов переход-
ных металлов, обладающих структурой химических соединений, напри-
мер Fe
3
C, а также на основе фосфидов, арсенидов и халькогенидов в дан-
ном пособии не рассматриваются по причине ограниченного применения
в современной технике.
В настоящее время наиболее перспективной для конструкционного
применения считается керамика на основе SiC, Si
3
N
4
и AlN - соединений
с большой долей ковалентной связи, кристаллы которых характеризу-
ются значительными напряжениями Пайерлса, вследствие присущего их
кристаллической решетке сопротивления искажению связей. В таких
кристаллах перемещение дислокаций затруднено, потому данные со-
единения сохраняют свою прочность до очень высоких температур.
Наиболее целесообразным считается применение SiC, Si
3
N
4
и AlN вме-
сто металлов в двигателестроении. Это связано с тем, что изготовление
проточной части газотурбинного двигателя (ГТД) из керамики и повы-
шение его рабочей температуры до 1400°С и выше позволит увеличить
КПД с 26 до 45%. При использовании керамики в дизельном двига-
теле его можно сделать неохлаждаемым, снизить массу и повысить
экономичность.
Целесообразность применения керамики для двигателестроения
объясняется не только ее высокой жаропрочностью, но и тем, что
благодаря ее более высокой, по сравнению с металлами, коррозионной
стойкости можно использовать низкосортное топливо. Например, со-
гласно оценкам Института НАТО по изучению перспективных
проблем, ежегодная экономия за счет применения в США керамических
автомобильных ГТД составит 7млрд долларов только на импортируе-
мой нефти, а в целом экономия может достичь 50млрд долларов. При-
менение керамики для изготовления деталей двигателей снижает их
стоимость, что обусловлено сравнительно низкой стоимостью керами-
ки и уменьшает расход никеля, кобальта, хрома и других остродефи-
цитных дорогих металлов.
4.3.2.1. Керамика на основе SiC
Карбид кремния (карборунд) SiC является единственным соединени-
ем кремния и углерода. В природе этот материал встречается крайне
редко. Карбид кремния существует в двух модификациях, из которых α-
модификация является политипной и представляет собой сложную струк-
туру гексагональной формы. Установлено около 20 структур, относя-
щихся к гексагональной форме карборунда. Переход β-SiC→α-SiC проис-

Страницы