Чим примітна конструкційна кераміка на основі діоксиду цирконію?
Полікристалічні матеріали, одержувані спіканням неметалевих порошків, називаються керамікою. Схожі за властивостями на кераміку бетони і різні в'яжучі. Монолітне тіло в них також утворюється з порошків, однак не за рахунок спікання, а в результаті хімічних реакцій гідратації.
Кераміка перевершує інші матеріали по твердості, модулю пружності і зносостійкості. Тому вона незамінна в якості матеріалу для виготовлення абразивних і ріжучих інструментів. До переваг кераміки відносяться низький коефіцієнт тертя і стійкість до впливу кислот і лугів.
За діапазоном властивостей керамічні матеріали - рекордсмени. Технічна кераміка працює в більш широкому, в порівнянні з іншими матеріалами, діапазоні температур.
Монолітна кераміка має високою питомою міцністю і стійкістю до окислення при підвищених температурах, але низькою ударною в'язкістю, невисокою стійкістю до теплових і механічних ударів, а також до поширення тріщин. Крихкість - головний недолік кераміки.
Звичайну побутову кераміку отримують шляхом випалу глини. Але є й інша кераміка, при виготовленні якої глину не використовують, хіба що у вигляді невеликих домішок, що полегшують спікання. У свою чергу, така кераміка ділиться на дві великі групи: кераміку на основі оксидів металів і кераміку на основі алмазоподібних сполук - карбідів, нітридів, боридів та ін.
Сьогодні ми ознайомимося з конструкційної керамікою на основі діоксиду цирконію. Кераміка на основі полікристалічного діоксиду цирконію, стабілізованого оксидом ітрію, механічно міцна і володіє високою в'язкістю руйнування.
Діоксид церію також стабілізує діоксид цирконію, що підвищує в'язкість руйнування у порівнянні зі звичайним діоксидом цирконію. У цій кераміки в'язкість руйнування в середньому в 2,5 рази вище, ніж у інших видів кераміки. Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) цирконієвої кераміки близький до ТКЛР чавуну, з неї виготовляють Температуростійкість керамічні накладки на чавунні поршні.
Кераміку, придатну для виготовлення турбінних лопаток, отримують з суміші оксидів цирконію та алюмінію. Через фазових перетворень оксиду цирконію і зміни у зв'язку з цим його обсягу в зернах оксиду алюмінію виникає безліч мікротріщин, які служать перешкодою для розростання руйнівних тріщин, гасять напруги, що у лопатках при великих ударних навантаженнях. В результаті цього підвищується міцність кераміки, в'язкість руйнування та опір термічній втомі.
На жаль, частка нашої країни на світовому ринку технічної кераміки незначна. Більше двох третин її виробляє Японія. Про технічне рівні японських розробок в області конструкційної кераміки можна судити за наступним прикладом: з кераміки, створеної на основі частково стабілізованого діоксиду цирконію, виготовляють пружини, вживані в тих областях техніки, де не можуть бути використані металеві. Такі пружини можуть працювати при високій температурі, добре пручаються зносу, легше, ніж сталеві, чи не магнітні і є електроізолятор.
