Авиа

Архив рубрики «КЕРАМИКА»

В 12-ом ежегодном опросе приняло участие 129 авиакомпании и продемонстрировали твердую приверженность к программе быстрых путешествий ИАТА. Почти две трети из этих перевозчиков заявили о своем намерении инвестировать в проекты в области ИТ, которые позволяют использовать сквозное самообслуживание. “Это отличная новость для программы быстрых путешествий,” сказал Стефан Копарт. “Обязательства авиакомпаний демонстрирует ценность предложения внедрения данной программы. Люди хотят получить возможность самообслуживания, а это в свою очередь очень рентабельно для данной промышленности”.

По данным сводного отчета, авиакомпании направлены на значительное снижение процента проверок, которые осуществляются агентами: от 50% сегодня до 30% в 2013 году. Сдвиг в основном объясняется ростом популярности Интернета и функциональности мобильной регистрации.

Смогут ли аэропорты CUSS предоставить возможность свободной печати?

Это тот вопрос, на который последняя рекламная кампания быстрых путешествий попыталась ответить в прошлом месяце, так как команда проекта рассматривала пути расширения использование свободной печати в проекте.

Сотрудники ИАТА по всему миру привлекли 125 способных аэропортов CUSS (самообслуживание общего пользования). 22% из этих аэропортов уже имеют возможность свободной печати в киосках CUSS, а еще 15% планируют ввести эту возможность в ближайшие два года. В настоящее время 119 аэропортов CUSS зарегистрированы в StB Matchmaker, что позволяет авиакомпаниям начать запрашивать реализации свободную печать в этих аэропортах.

“Мешки готовые к использованию позволяют пассажирам доставить чемоданы с отметками и готовы к принятию регистрационным агентом, ускоряя процесс регистрации для пассажиров, путешествующих с багажом”, объясняет Стефан Копарт, руководитель проекта быстрых путешествий.

StB Matchmaker, опираясь на успех BCBP Matchmaker, позволяет сообществу быстрых путешествий работать вместе для достижения целей 2010 года.

На сопротивление ползучести, керамик отрицательное влияние оказывает их пористость: так, у А1203 при 10%-ной пористости сопротивление ползучести снижается в 10 раз.

Термостойкость характеризует способность огнеупо-ра выдерживать без разрушения неоднократные и быстрые изменения температуры. Приблизительно оценить выдерживаемый материалом перепад температуры ДГ можно по формуле,.приведенной на с. 292. Экспериментально термостойкость керамики оценивается методом теплосмен, заключающимся в быстром нагревании изделия до 850 или 1300° С и последующем охлаждении его в_ проточной воде. Показателем термостойкости считают число теплосмен (циклов), которое образец выдерживает до потери им 20% исходной массы. Иногда в качестве критерия термостойкости используют потерю материалом механической прочности (в процентах от исходной)  после воздействия определенного числа теп-

лосмен в заданных условиях температуры, скорости ее изменения и окружающей среды.

Из окисных керамик наивысшую термостойкость имеют спеченные А1203 и ВеО как обладающие хорошей теплопроводностью. Пористость огнеупора оказывает отрицательное, а укрупнение его* зернового состава (крупная кристаллизация) — положительное влияние на термостойкость материала. В табл. 29 приведены важнейшие свойства окиснмх керамик.

Водные растворы фосфата алюминия называют связками. Состав связки: Al203:P20s: : Н20 = 1:3:2. К связке добавляют наполнители, например смесь мелкодисперсной окиси алюминия, каолина и фосфата алюминия или металлические порошки. Алю-мофосфатные клеи затвердевают-полностью при 270 — 300 °С в течение 2 — 6 ч. Теплостойкость таких клеевых пленок 1300°С

Очень высокую теплостойкость имеют керамические клеи-фритты. Они представляют собой тонкие суспензии неорганических компонентов (MgO, A1203, Si02 и других окислов щелочных металлов) в воде. Эту суспензию наносят на склеиваемые поверхности и выдерживают на воздухе для удаления воды. Склеивание происходит при небольшом давлении и температуре выше температуры плавления композиции. Продолжительность склеивания 15 — 20 мин. Керамические клеи могут сохранять прочность соединения при температурах 500—1000 °С и более.

Металлические клеи состоят из смеси жидкого металла ((свинца, галлия), имеющего низкую температуру плавления, и порошка более тугоплавкого металла. В результате получается твердый раствор с высокой температурой плавления. Клеи переходят в твердое состояние при комнатной температуре, что позволяет применять их при сложных монтажных работах, производимых при комнатной температуре.

Клеями можно соединять разнородные металлы без опасности возникновения коррозии. Соединение металл— пластик используют при тепловой защите топливных баков, облицовке их стенок, для обеспечения герметичности соединения и др.

Пригодны для работы при низких температурах вулканизующиеся при комнатной температуре силоксано-вые каучуковые, эпоксиполиамидные, эпоксифенольные, полиуретановые и некоторые другие клеи.

В настоящее время из новых синтетических клеев широкое применение получили клеи «циакрин», которые в отличие от большинства органических клеев при хранении и эксплуатации проявляют стойкость к процессу старения. У таких клеев, как ЭО № 87, ЭО № 170 на основе мономерных цианакрилатов, прочность клеевого соединения при хранении в большинстве случаев возрастает благодаря тому, что в них уменьшается концентрация растворенных газов S02 или С02.

Основные свойства наиболее распространенных синтетических клеев приведены в табл. 33.

Перспективны высокотеплостойкие неорганические клеи. Они представляют собой клеевые составы, у которых растворителями служат неорганические жидкости (вода, водные растворы кислот, щелочей, солей или неводные среды), а растворяемое, вещество — минеральный неметаллический или металлический порошок, ^аходят

применение следующие виды неорганических клеев: фосфатные, керамические, металлические и др.

Основные требования, предъявляемые к этой керамике,— возможно более высокое значение диэлектрической проницаемости. Это позволяет снизить габариты конденсаторов и уменьшить их массу.

• Важное значение для оценки области применения конденсаторной изоляции имеет также температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ае (температурный коэффициент емкости). Для контурных конденсаторов пригодны материалы с малым ае, близким нулю. Для компенсирующих конденсаторов необходимы материалы с большими отрицательными значениями а .

Керамика для конденсаторной изоляции имеет следующие преимущества: 1) нагрево-, морозо- и влагостойкость; 2) практическое отсутствие старения; 3) высокая прочность и надежность контакта между металлическими обкладками (слоями серебра) и диэлектриком; 4) малые диэлектрические потери; 5) возможность придания конденсатору необходимой формы; 6) возможность подбора заданного температурного коэффициента емкости.

Большинство видов конденсаторной керамики содержит как основу двуокись титана Ti02.

Материалы конденсаторной керамики подразделяются на четыре класса. К первому классу (группа а и б) относятся материалы с большой диэлектрической проницаемостью 8 = 65ч-190, большим температурным отрицательным коэффициентом емкости а8=—(700-М300)Х ХЮ~6К-1 и малыми потерями tg6 = 6- Ю-4. Большинство материалов этой группы содержит большой процент Ti02 —рутила; они называются тикондами. Их маркируют в соответствии со значением диэлектрической проницаемости при 20° С: Т60, Т80, Т150 и т. д. (8 равна соответственно 60, 80, 150). Тиконды целесообразно применять для блокировочных, контурных, разделительных и термокомпенсирующих конденсаторов радиоаппаратур

Бориды имеют высокие твердость, температуру плавления (от 2200 у СгВ2 до 3250° С у ШВ2), термостойкость и более высокую температуру начала окисления по сравнению с карбидами и нитридами (1300— 1500° С). Низкая летучесть боридов позволяет использовать их в восстановительной среде при температурах, превышающих 2500 °С. Бориды отличаются также очень высокой стойкостью против действия большинства кислот, включая плавиковую, однако в расплавах щелочей, сульфатов и карбонатов они разлагаются.

Все большее распространение в технике получают дибориды тугоплавких металлов. В частности, из дибо-рида циркония, легированного дисилицидом молибдена (10%), за рубежом получен «борид Z» (см. табл. 30), применяемый для изготовления передних кромок летательных аппаратов и сопел ракетных двигателей. Высокое сопротивление окислению борида Z (<с1980°С) объясняется образованием на его поверхности при высоких температурах самозалечивающейся пленки из окисей циркония (сообщающей ей высокую температуру плавления) и окиси кремния (самозалечиваемость). Отличная стойкость к тепловому удару (термостойкость) этой керамики объясняется ее низким температурным коэффициентом объемного расширения.

Применяют также для лопаток газовых турбин, сопловых вкладышей двигателей, в качестве твердой смазки подшипников специальной аппаратуры, для защитных покрытий по тугоплавким металлам, для сварки графита при 2150° С и других целей.1

Сульфиды1 как огнеупорные материалы-не нашли технического применения .вследствие физической и химической нестабильности. Лишь дисульфид молибдена MoS2 благодаря высоким антифрикционным свойствам применяют в качестве сухой вакуумстойкой смазки.

Интервал рабочих температур M0S2 на воздухе составляет — 150-f-+425° С, в вакууме < 1100° С и в среде, инертных газов <с1540оС. В тех случаях, когда обычные

жидкие смазки и даже графит неприменимы (повышенные температуры, вакуум), трущиеся поверхности натирают порошком сухого M0S2 или используют содержащие его пасты и пленки; дисульфид молибдена добавляют в циркуляционные смазки, пластмассы, но чаще всего в металлокерамические антифрикционные покрытия. При плотности 5160 кг/м3 и температуре плавления 1685° С M0S2 немагнитен, электропроводен и стоек к ядерной радиации; он также водостоек, Стоек к инертным маслам, кислотам и металлическим поверхностям. Он растворяется лишь в крепких НО, HN03 и царской

водке.

Процесс окисления MoS2 начинается при температуре выше 400° С, при 400—427° С на его поверхности образуется тонкая пленка окисла, далее окисление ускоряется и при 592° С завершается полным переходом в МоОз. Трехокись молибдена не обладает смазочными свойствами и является абразивом.

Находит также широкое применение в металлургии, пирометрии и ядерной технике.

Керамика из окиси кальция СаО неустойчива во влажном воздухе и при хранении разрушается. Практикуются различные методы повышения устойчивости спеченной СаО к гидратации: добавляют окислы некоторых металлов, используют защитные поверхности пленки из поливинилхлорида и др. По термохимическим свойствам СаО— один из лучших материалов для

изготовления тиглей для плавки цветных металлов. Электроплавленую кристаллическую СаО применяют также для высокоосновных футеровок плавильных печей.

Керамики  из  д*ву окисей то р и я Th02 и урана U02 — наиболее тяжелые и тугоплавкие среди окис-ных керамик; они радиоактивны. Основное применение керамических твердых растворов системы Th02—U02— изготовление топливных тепловыделяющих     элементов (твелы)    ядерных    реакторов; их преимущества   перед твелами из металлического урана — высокая  абразивная и коррозионная стойкость  (к охлаждающей воде), стабильность размеров при облучении и высокая температура плавления. Кроме того, окись тория применяют в качестве конструкционного материала и, используя ее стойкость к окислению, — при изготовлении электронагревательных стержней. Наконец, двуокисью Тория футеруют изнутри тигли из более дешевой и легкой, но имеющей меньшую температуру плавления А1203. Полученные  бикерамические  тигли  применяют для    выплавки металлов при температуре до 2700° С. Двуокись урана также используют для изготовления тиглей и для производства защитных трубок высокотемпературных термопар.

Керамика из двуокиси ц е р и я Се02 привлекает последнее время внимание благодаря возможности ее использования в твердых растворах с U02 в производстве твелов ядерных реакторов, а с Zr02 — в производстве огнеупоров повышенной термостойкости.

По сравнению с другими видами неразъемных соединений (заклепочные, сварные и др.) клеевые соединения имеют ряд преимуществ: герметичность, стойкость против коррозии, электротеплозвукоизо-ляционные свойства, отсутствие концентраторов напряжений (отверстий и др.) и в связи с этим повышенную вибростойкость, сплошность соединения (способствующую сохранению устойчивости тонкостенными элементами конструкции), гладкость внешних обводов клееных изделий и др. Недостатки клеевых соединений: сравнительно низкая теплостойкость большинства клеев, обусловленная органической природой пленкообразующего, невысокое сопротивление отдиранию, подверженность процессу старения и необходимость -термообработки клеевого шва на отверждаемых олигомерах (смолах).

В настоящее время широкое распространение получили комбинированные методы соединений: клеесварное и клеезаклепочное.

Комбинированные методы позволяют получать прочные при неравномерном отрыве (отдирании), теплостойкие, надежные при длительной эксплуатации соединения, обладающие высокой герметичностью и повышенной стойкостью к коррозии. На рис. 114 приведена зависимость сравнительной прочности различных соединений от температуры.

По назначению клеи подразделяют на универсальные, клеящие большинство применяемых в промышленности материалов, и специальные, обладающие избирательной клеящей способностью.

Клеи могут быть горячей или холодной сушки (отверждения). Клеевые соединения, отвержденные без нагревания, имеют, как правило, относительно невысокую прочность, особенно при повышенных температурах. Нагревание обычно обеспечивает более высокую прочность и теплостойкость клеевых швов вследствие более полного отверждения полимера.

В частности очень высокая электропроводность [при 20° С р^=( 12-^-57) X ХЮ-1Ом-м для диборидов тугоплавких металлов], поз-

воляют применять их для изготовления электронагревателей. Микропорошки боридов титана, циркония, молибдена и вольфрама могут быть использованы для окончательной полировки изделий из меди и бронзы. Перспективны бориды и в производстве керметов.

Нитриды — менее твердые и прочные, чем карбиды и бориды, и не являются вакуумстойкими: при нагревании до высоких температур при низком давлении они разлагаются с выделением азота и паров металлов. Температуры плавления их колеблются от 600 у Mo2N и WN (разложение) до 3205° С у TiN.

Нитрид бора (см. табл. 30) перспективен для применения в слойчатых вставках сопел двигателей. Это мягкий талькообразный’ порошок с гексагональной гра-фитоподобной структурой. Он очень стоек в нейтральной и восстановительной атмосфере, его высокая теплопроводность сообщает изделиям из BN значительную термостойкость. В отличие- от других нитридов спеченный BN—хороший диэлектрик, который сохраняет свойства в бескислородных средах при. температуре <;1800°С. Наиболее чистый BN (<<0,50/о 02) перспективен в качестве материала обтекателей антенн и электронного оборудования летательных аппаратов. При высоких давлениях (несколько десятков гигапаскалей) и температуре 1400—1500° С BN в присутствии катализаторов может быть переведен в алмазоподобцую кубическую структуру «боразона» плотностью 3450 кг/м3 и температурой плавления 3000° С. При твердости, равной алмазу, его полноценный^ заменитель боразон обладает вдвое большей теплоемкостью и стоек к окислению до 1900— 2000° С, тогда как алмаз начинает окисляться при -800° С.

Характеризуются:

а)   температурами плавления tnn в пределах 2000— 3300° С. Рабочие температуры этих материалов приблизительно оцениваются как ^раб= (0,84-0,9) /Пл;

б)   температурными коэффициентами линейного расширения, также приблизительно пропорциональными температурам плавления спеченных окислов и колеблющимися между значениями 8,5-10-6К-1 (для А1203) и 13,8-10-6К-1 (для MgO). С повышением температуры линейное расширение окисных керамик возрастает. Это объясняется ослаблением с температурой связей ионов в кристаллической решетке.

в)   удельной теплоемкостью с и коэффициентом теплопроводности X, характеризующими скорость изменений температуры детали в процессе ее нагрева, что особенно важно при решении актуальных вопросов теплозащиты летательных аппаратов. Эти параметры у различных окисных керамик колеблются в следующих пределах:    с = 0,0424-0,12    кДж/(кг-К)   и   А,= 1,244-2,56 Вт/

/(м-К) и в качестве исключения для ВеО до 160 Вт/ /(м-К). Они также^изменяются по температуре, причем удельная теплоемкость с температурой возрастает, а теплопроводность понижается. Аномальное повышение теплопроводности у двуокиси циркония, связанное, видимо, с ее полиморфными превращениями, не снижает ее значения как теплоизоляционного материала с общим

наименьшим среди окисных керамик уровнем теплопроводности.

Стойкость к ионизирующим излучениям. Сильное обратимое действие на окисные керамики оказывают быстрые нейтроны при интегральном потоке в 1020 нейтрон/см2 и выше, |3- и у-излучения действуют значитель-

но меньше. После облучения может наблюдаться уменьшение плотности и увеличение объема, снижение механической прочности, иногда уменьшение тепло- и электропроводности керамик; керамические конденсаторы меняют емкость, кристаллические фазы керамики изме-_ няют оптические свойства, возможен переход моноклинной формы Zr02.B тетрагональную.

Они могут быть одно-ц многокомпонентными. Однокомпонентные клеи производят в готовом виде на заводе-изготовителе. Многокомпонентные клеи поставляются в виде нескольких составных частей, чаще всего двух — раствора смолы и отвер-дителя, причем каждый из компонентов можно хранить довольно длительное время.

Клеи и другие материалы — пленкообразователи, применяемые в конструкциях самолетов и вертолетов, должны быть стойкими к действию комплекса физико-химических и биологических факторов, имеющих место при эксплуатации: перепаду -температур от —60-1—70 до 60— 80° С; во многих случаях нагреву до 200—300° С, а иногда кратковременному воздействию температур порядка 500—600° С и выше; воздействию высокой  влажности и воды; влиянию топлива и масел, а также возможному воздействию антифризов, ядохимикатов, спирта и других рабочих жидкостей; воздействию грибков и бактерий;   воздействию

солей морской воды; длительному приложению различного вида механических нагрузок – (статических и динамических) .

Клеи, применяемые для соединения металлов или металлов с неметаллическими материалами, не должны вызывать коррозии или оказывать какое-либо агрессивное действие на склеиваемые материалы, т. е. не должны вызывать снижение прочности склеиваемых деталей.

Клеи для клеезаклепочных и клеесварных соединений должны иметь хорошую текучесть для заполнения зазоров и достаточное удлинение клеевого шва, что способствует герметичности соединений. Одно из важных требований, предъявляемых к клеям, — возможно меньшая токсичность.

Обычно выше, чем к цветным (меди, алюминию, цинку, магнию и др.).

Для того чтобы обеспечить хорошую адгезию пленкообразующего, необходимо правильно подготовить поверхность подложки. Подготовка поверхности состоит из зачистки (придание шероховатости) и обезжиривания. Шероховатость поверхности создает механическое сцепление между пленкой и подложкой, что увеличивает адгезию. Обезжиривание увеличивает смачивающую способность пленкообразующего. Поскольку смачиваемость предшествует адгезии, она увеличивает и силу сцепления между пленкой и подложкой.

По характеру образующейся пленки пленкообразующие могут быть обратимые и необратимые. Обратимые пленкообразующие «высыхают» лишь вследствие испарения растворителей без изменения формы молекул. Это, как правило, быстровысыхающие материалы на основе термопластов, эфиров целлюлозы, битумов. Образование необратимых пленок характеризуется двумя процессами: испарением летучих компонентов и химическими превращениями линейных молекул пленкообразующего в сет-чато-пространственный полимер. К необратимым относятся материалы на основе растительных масел," каучу-ков, синтетических и некоторых природных смол.

Клеи широко используют для неразъемного соединения элементов конструкций. Они позволяют соединять разнородные материалы.

Кроме того, электреты применяют в таких приборах, как -дозиметры радиации, измерители атмосферного давления и влажности, пылеуловители, электрометры без источника напряжения, установки для электрофотографии и др.

Пленкообразующими материалами называют растворы или расплавы олигомеров, полимеров или неорганических композиций, которые после нанесения их на какую-нибудь поверхность (подложку) и последующего высыхания образуют твердые пленки, прочно сцепляющиеся с поверхностью. В состав материалов-пленкообразовате-лей, кроме раствора или расплава основного пленкообразующего вещества, вводят различные добавки: пластификаторы, наполнители, отвердители и катализаторы, пигменты, красители и др. От этих недостатков в значительной мере свободны сегнетокерамические материалы. Важнейшей из них — ВаТЮз. -Он имеет несколько полиморфных разновидностей. В трех из них, устойчивых до +120° С, атомы титана смещены, поэтому они проявляют свойства сегнетоэлектриков. Высокотемпературная (>120°С) кубическая модификация — п еров скит этими свойствами не обладает.

Керамические сегнетоэлектрики анизотропны, влагостойки, имеют ав~200 МПа и отличаются высокой температурой верхней точки Кюри (+125°С). Зависимость е от ?Эфф при 22° С, а также е и tg6 от f представлена на рис. 112, а — в. При больших частотах tgS существенно возрастает (рис. 112, в), что ограничивает применение BaTi03.

Изменяя’;состав, можно получить керамические сег-нетоэлектрики с различными значениями диэлектрической проницаемости и точки Кюри.

Керамику получают высокотемпературным обжигом изделий, отформованных из неорганических масс. В результате спекания при обжиге изделия приобретают плотность, твердость, механическую прочность, влаго-, огне- и морозостойкость, высокие электроизоляционные свойства.

По применению керамику подразделяют на традиционную (кирпич, черепица, плитки и т. п.), новую техническую и электротехническую. Традиционная .глино-содержащая керамика в настоящем пособии не рассматривается.

Новая техническая керамика

По составу новую техническую керамику делят на окисную и бескислородную.

По степени огнеупорности (предельной рабочей температуре до начала деформации) керамические материалы классифицируют на три группы: огнеупорные (1580—1770° С), высокоогнеупорные (1770—2000° С) и высшей огнеупорности (;>2000°С). Химические свойства. Как правило, окисные керамики имеют высокую кислото- и щелочестоикость, однако спеченные ВеО, MgO и СаО растворяются в кислотах. В тиглях из А1203 и Zr02 можно плавить щелочные металлы натрий и калий. В сухом воздухе и в окислительных условиях высокоогнеупорные окислы устойчивы вплоть до температуры их плавления. В восстановительных же условиях, а также в средах, содержащих углерод и серу, они могут вступать во взаимодействие. По устойчивости к воздействию расплавленных металлов при высокой температуре окисные керамики располагают в следующем порядке понижения устойчивости: Th02, ВеО, Zr02, А1203, MgO. Окисные керамики на основе тория, бериллия и циркония не -только отличаются высокой химической инертностью, но и малой летучестью (низкой упругостью паров) при высоких температурах, поэтому они хорошо работают в вакууме, где другие окислы непригодны. На рис. 108 приведена зависимость потери массы (летучести) спеченных окислов в вакууме от температуры.

Существуют также вещества с антипараллельным расположением диполей — антисегнетоэлектрики.

Спонтанная поляризация сегнетовой соли связана с наличием в ней водородных связей. В керамических сегнетоэлектриках она обусловлена смещением ионов титана в кристаллической решетке ВаТЮз. При этом возникают дипольные моменты, которые под действием элект-

рического поля закономерно ориентируются. В итоге образуются области одинаково ориентированных диполей — д о м ей ы. Это свойство сегнетоэлектриков приводит ко многим интересным следствиям.

Важной особенностью некоторых сегнетоэлектриков является их способность к пьезоэффекту.

Пьезоэлектриком называется диэлектрик, по-ляризованность которого возникает и может меняться при механическом воздействии на него.

Прямой пьезоэффект состоит в появлении разности потенциалов на поверхности материала при приложении к нему механического усилия; Обратный пьезоэффект заключается в деформации материала под действием электрического поля.

К пьезоэлектрикам относится также пьезокварц, используемый преимущественно для стабилизации и эталонирования частот.

Применяют природный кварц SiC>2 (горный хрусталь) и искусственный, близкий по. свойствам к природному. Кварцевые кристаллы анизотропны. Оси х равноценны, наибольшая величина зарядов создается, если пластинка вырезана перпендикулярно к оси х. Для получения зарядов под давлением механического воздействия для кварца не нужно предварительной поляризации.

Поверхности вырезанных пластинок шлифуют и наносят на них металлические электроды методами вакуумного распыления, химического осаждения или вжига-ния. Такая пластинка является кварцевым резонатором. Перед эксплуатацией в целях стабилизации частоты пластинку необходимо подвергнуть искусственному старению при нагревании. Кварц отличается большой твердостью, тугоплавкостью и высокими диэлектрическими характеристиками. Электретами называют диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию и создающие электрическое поле в окружающем пространстве после удаления внешнего электрического поля. Это — аналоги постоянных магнитов.

Величина остаточной электризации в электретах составляет 10~12—10-9 Кл/м2. В течение некоторого времени эта величина меняется. На рис. 113 показано изменение величины поверхностных зарядов для сторон, обращенных к плюсу или минусу поляризующего напряжения для электрета из MgTi03. Примерно через 1-0 недель индуцированные заряды становятся постоянными.

В настоящее время очень распространен керамический электрет на основе СаТЮз.

Если электрет поместить между соединенными проводником металлическими электродами, то величина индуцированного   заряда с увеличением   ширины   зазора

Между Их поверхностями уменьшается. Следовательно, меняя зазор, можно периодически изменять величину индуцированных зарядов. Это позволяет использовать электреты как генераторы переменного тока.

Отличаются также меньшим коэффициентом потерь, чем материалы первого класса. Их применяют для изготовления конденсаторов высокой стабильности. Особенно высокие значения е (103—105) у, керамических материалов типа сегнетоэлектриков, но. стабильность таких конденсаторов пониженная.

Сегнетоэлектрики и пъезоэлектрики. Термин «сегне-тоэлектрики» происходит от названия сегнетова соль. Она представляет собой двойную соль калия и натрия винной кислоты и явилась первым материалом, в котором были обнаружены сегнетоэлектрические свойства. Позже были разработаны керамические сегнетоэлектрики с улучшенными характеристиками.

Основное свойство сегнетоэлектриков — способность к спонтанной поляризации, возникающей самопроизвольно, без наложения внешнего электрического поля. При наложении поля поляризация становится направленной. В сегнетоэлектриках самопроизвольная поляризация проявляется только в определенном интервале температур. Выше некоторой температуры 0С, называемой сегне-тоэлектрической температурой Кюри, спонтанная поляризация исчезает, так как дальний порядок в расположении диполей разрушается тепловым движением. При 0С диэлектрическая проницаемость е приобретает наибольшее значение.

Близки к сегнетоэлектрикам пироэлектрики, представляющие собой диэлектрики, поляризованность которых может возникать и меняться при равномерном нагреве и охлаждении.

Первую теорию сегнетоэлектричества создал советский физик И. В. Курчатов. В дальнейшем теория была развита в трудах В. Л. Гинзбурга, А. Ф. Девоншира, Дж. С. Слейтера/В. Кокрена и др.

Сегнетоэлектрики можно рассматривать как совокупность параллельно ориентированных диполей.

Связана с его полярностью, молекулярной массой, наличием пластификаторов, видом и характером подготовки подложки.

Пленкообразующие, содержащие полярные группы, обладают высокой адгезией, что объясняется ориентацией на границе раздела подложка — пленка и электростатическим притяжением их к покрываемой поверхности.

У пленкообразующих с высокой молекулярной массой (полихлорвинил, полистирол, нитроцеллюлоза) адгезия невысока при высокой прочности самой пленки, что объясняется сильным межмолекулярным притяжением, снижающим подвижность молекул и их ориентацию на поверхности подложки.

Если пленкообразующее вещество — олигомер, т. е. имеет относительно низкую молекулярную массу (500 — 200), то полярные группы в пограничном слое легко ориентируются и сорбируются на поверхности подложки, обеспечивая высокую адгезию при сравнительно низкой -ко-гезии. Образование же в процессе отверждения поперечных связей у смол, высыхающих масел и других олиго-меров оебспечивает одновременно высокие адгезию и прочность пленки (табл. 32).

Быстрое испарение растворителей и большая усадка пленки при’высыхании-вызывают появление внутренних напряжений и уменьшают адгезию. При введении пластификаторов внутренние напряжения снижаются и адгезия повышается.

Сопротивление окислению при высоких температурах у бескислородных керамик выше, чем у соответствующих металлов1, но все же у большинства из них при температуре выше 900—1000° С оно становится недостаточным. Поэтому наиболее полное использование ценных свойств этих материалов при высоких температурах возможно в нейтральной, восстановительной среде или в вакууме. Исключение составляют бескислородные соединения, содержащие кремний (силициды, SiC, SisN4 и др.), который при высоких температурах образует на поверхности материала расплав кремнезема (Si02), защищающий изделие от дальнейшего окисления. Так, дисилицид молибдена обладает наивысшей среди бескислородных керамик жаростойкостью до 1700° С, карбид кремния — до 1600° С и т. п. Скорость испарения в вакууме (летучесть) одних и тех же элементов в их бескислородных соединениях возрастает в следующем ряду: карбиды—бориды— силициды — нитриды. Таким образом, карбиды являются наиболее, а нитриды—наименее ва-куумстойкими.

Прочностные свойства бескислородных керамик изучены недостаточно, и методы их определения не унифи-

цированы. Благодаря хрупкости этих материалов их испытывают главным образом на сжатие и изгиб. Для некоторых из них предел прочности на растяжение может быть ориентировочно определен из соотношения: ав = = (0,4-1-0,6) сгизг’. Многие бескислородные керамики (кроме силицидов) благодаря их высокой твердости применяют в качестве абразивов и компонентов твердосплавных инструментов. Металлоподобные бескислородные керамики имеют более высокие механические свойства и меньшую термостойкость, чем неметаллические^ Большинство бескислородных керамик (карбиды, бориды) меньше разупрочняются при высоких температурах, чем металлы ‘и сплавы, так как содержат структурные элементы, искажающие и упрочняющие кристаллическую решетку. Силициды же, имеющие слоистую графитопо-добную структуру, значительно больше разупрочняются под действием температур и напряжений, чем бориды и карбиды.

Карбиды отличаются наивысшими значениями    температур плавления (от 1890 у Сг3Сг до 3890° С у HfC)

и твердости среди бескислородных керамик. Наибольшее практическое применение получили карбиды кремния, титана и бора.

Тугоплавкие бескислородные соединения представляют собой керамику высшей-огнеупорности, твердости и износостойкости. У некоторых ее представителей температура плавления приближается к 4000° С, твердость других близка к твердости алмаза. В их числе соединения элементов с углеродом (МеС) называют карбидами, с бором (МеВ)—боридами, с азотом (MeN) — нитридами, с кремнием (MeSi) — силицидами и с серой (MeS)—сульфидами. Бескислородные соединения металлов переходных групп с металлоидами (С, N, Si, В) обладают металлическими свойствами и называются ме-таллоподобными (например, дисилицид молибдена, ди-борид циркония и др.). Соединения двух металлоидов, имеющие свойства неметаллических материалов, называют неметаллическими  (карбид кремния, нитрид бора и др.).

Металлоподобные бескислородные соединения (нитриды, многие карбиды и некоторые бориды переходных металлов) представляют собой по кристаллической структуре типичные «фазы внедрения», в которых малые атомы металлоидов внедряются между атомами металлов, образующими одну из типичных металлических решеток: кубическую (гранецентрированную или объемно-гранецентрированную) или гексагональную.

Обеспечивает хорошую адгезию его к поверхности металла, получение наименьшего по сравнению с другими смазками коэффициента трения (0,032) и отсутствие схватывания даже однородных материалов. Лучшие антифрикционные свойства обеспечиваются порошком с чистотой не менее 98,5% M0S2 и размером частиц 0,5—75 мкм..При этом удается повысить несущую способность пар трения: увеличить давление," скорость и температуру окружающей среды.

Электротехническая керамиках

По применению электротехническую керамику можно подразделить на две основные группы: установочную и конденсаторную.

Установочная керамика (табл. 31) предназначена для изготовления изоляторов линий передач, плат, панелей, каркасов, катушек и др. Для большинства установочных материалов требования сводятся к малым потерям, высокой пробивной напряженности, нагрево-, мо-розо- и влагостойкости и механической прочности. Материалы с высокой температурной стабильностью диэлектрической проницаемости можно получить комбинацией веществ с положительными и отрицательными температурными   коэффициентами.

Наиболее распространенный вид установочной керамики, применяемой при технической частоте, — электрофарфор.

Однако они недостаточно полно осуществляют этот процесс и качество холодной склейки получается хуже, чем горячей-.

Давление обеспечивает более плотное соприкосновение склеиваемых поверх-^ ностей, вызывает ориентацию цепей полимеров в плоскости склейки и компенсирует возможную усадку клеевой пленки. Все это увеличивает прочность" клеевого шва.

Время выдержки должно быть достаточным для завершения химических процессов отверждения пленкообразующего.

В отечественном авиастроении для склеивания деталей из металлов и конструкционных неметаллических материалов широко применяют клеи на основе различйых синтетических смол: фенолоформальдегидных (^модифицированных и модифицированных поливинилацеталя-ми и каучуком), эпоксидных, полиуретановых, кремний-органических и др.

Кроме смоляных клеев, в авиастроении используют также клеи на основе каучуков или их композиций со смолами. Так, для склеивания резин и приклеивания теп-лозвукоизоляции, тканевых материалов разного назначения к металлам применяют клеи 4НБ-Ув на основе хло-ропренового каучука, КР-5-18 и КР-5-18Р на основе нит-рилыюго каучука и фенолорезорцшювой смолы, 88НП на хлоропреновом каучуке и фенолоформальдегидной смоле и др.

Условия работы некоторых видов летательных аппаратов (на криогенном топливе) потребовали создания новых конструкционных клеев, пленки которых могут работать нормально при низких температурах без охруп-чивания и сокращения размеров. Эти клеи используют для соединения пар металл — металл, металл — пластик, пластик — пластик. Они позволяют, например, присоединять кронштейны, скобы, прокладки и другие детали к поверхностям топливных баков без возникновения концентраторов напряжений, неизбежных при сварке и других обычных методах крепления.

Это композиции на основе полимеров и оли-гомеров, применяемы в болтовых, клепаных и других соединениях с целью обеспечения их непроницаемости. Герметики представляют собой замазки, пасты или раст.-воры в органических растворителях. Герметизация обеспечивается в результате отверждения (вулканизации) основы или образования пленки после испарения растворителя.

Герметики должны отвечать требованиям, предъявляемым к материалам-пленкообразователям, а также быть непроницаемыми для различных сред, иметь малую коррозионную активность по отношению к контактирующим с ними материалам. Желательно, чтобы герметики были холодного отверждения и не содержали растворителей. Наиболее широкое распространение получили герметики на основе полисульфидов (тиоколов) и кремнийорганических полимеров. Применяют также герметики на основе фторсо-держащих,          бутадиенни-

трильных, уретановых и других насыщенных каучуков и на основе синтетических смол (эпоксидных, фенолфор-мальдегидных и др.).

Герметики применяют для обеспечения непроницаемости кабин самолетов, топливных отсеков и баков, радиаторов, трубопроводов, различных коммуникаций, контейнеров с радиоаппаратурой, электроприборами и др. Ассортимент герметиков отличается большим разнообра-

зием (рис. 115). Свойства важнейших групп герметиков приведены в табл. 34.

В последнее время возрос интерес к. анаэробным уплотняющим составам на основе полимеризационных акриловых и метакриловых соединений, не содержащих растворителей. Анаэробные композиции выпускают за рубежом под названием «локтайды»; в нашей стране разработаны так называемые «унигермы» и «анатермы».

Среднегодовое увеличение рабочей температуры ГТД при входе в турбину на 10° С для жаропрочных сплавов очень дорого, а охлаждение воздухом лопаток и соплового аппарата требует до 13% общей производительности компрессора, что нерационально. Потенциально возможное применение Sx^Ha позволит повысить температуру на входе в турбину до 1370° С против примерно 1050—1100°С при использовании никелевых сплавов а настоящее время. По удельной прочности при высоких температурах Si3N4 превосходит все известные конструк-ционные материалы, а по стоимости он дешевле жаропрочных сплавов примерно в 15 раз. Однако методы получения керамических деталей (изостатическое прессование) еще дороги; их ударная вязкость недостаточна и • разброс показателей механических свойств слишком велик. При успешном устранении этих недостатков использование керамик может сделать по расходу топлива ГТД конкурентоспособными с дизельными и более экономичными, чем бензиновые двигатели внутреннего сгорания.

Силициды (температура плавления от 1500 у CrSi2 до 2200° С у TaSi2) по ряду физико-химических свойств подобны карбидам и боридам, но отличаются от них полупроводниковыми свойствами. Вежнейшее. свойство силицидов, как и других кремнийсодержащих бескислородных керамик, — жаростокость, позволяющая применять их при температуре до 1300—1700° С (наиболее изученный и широко используемый представитель — ди-силицид молибдена, см. табл. 30).

Дисилицид мо л и б д е и а имеет сложную структуру, состоящую из двух слоев атомов кремния и одного слоя атомов молибдена. Благодаря низкому электросопротивлению MoSi2 серийно применяют в качестве стабильного электронагревателя в печах, работающих при 1700° С в течение нескольких тысяч часов.

Благодаря высокой жаростойкости (1500—1600° С) применяют при изготовлении высокотемпературных электронагревательных сопротивлений для печей (так называемые глобаровые и силитовые стержни и трубки) и нелинейных электросопротивлений, а также в качестве защитного покрытия от окисления графита. Вследствие высокой твердости карборунд применяют в качестве абразива.

Полученный по специальной технологии спеченный SiC с относительной плотностью 0,95—0,98 и прочностью при сжатии 1,0—1,4 ГПа применяют в качестве конструкционного материала для ракетной техники (вкладыши сопел пороховых и некоторых жидкостно-реактив-ных двигателей).

также применяют для изготовления жаропрочных материалов деталей реактивной и атомной техники.

Карбид бора (р-2500 кг/м3; ^ = 2470° С; ¦ а = = 4,5-Ю-6 Кг1 при 25—2000° С; ? = 450 ГПа; твердость близка к твердости алмаза) используют для изготовления регулирующих стержней атомных реакторов и в виде порошка для шлифования и полировки стальных инструментов  (вместо алмаза).

Другие керамики из’ карбидов применяют реже вследствие их высокой окисляемости и необходимости работать с ними лишь в защитной среде, а также сложности получения из них плотного материала («черепка»). Карбиды урана UC (^пл = 2370° С), плутония РиС (/пл = = 1850° С) и тория ThC (^ = 2625° С) нашли применение в качестве ядерного горючего, другие карбиды — в составах керамико-металлических материалов — кер-метов.

Сочетание высокой прочности и диэлектрических свойств при высоких температурах и частотах позволяет использовать спеченный глинозем для изготовления обтекателей радиолокационных антенн некоторых летательных аппаратов, а наивысшая стойкость к дождевой эрозии делает его перспективным для повышения срока службы аналогичных обтекателей гиперзвуковых самолетов. Применяют также корундовые покрытия для защиты от окисления металлических деталей летательных аппаратов и двигателей.

Хорошая теплопроводность в сочетании с химической стойкостью позволяет многие годы широко использовать корундовую изоляцию в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Интересное применение в авиационной технике могут найти корундовый «пенолегковес» с объемной массой 1000 кг/м3 и огнеупорностью 1865—1920° С, а также прозрачный беспористый корунд — «люкалокс», пропускающий до 98% падающего на него света. Максимальная рабочая    температура    люкалокса   ~2000° С.

Потребителями корундовой керамики являются такие отрасли, как атомная энергетика (конструкционные детали, матрицы-носители U02 в тепловыделяющих элементах и др.), металлургия (футеровка печей и "тигли для плавки металлов), металлообрабатывающая (минералокерамические режущие инструменты, абразивы), электротехника, вакуумная техника, электроника и химическая промышленность.

Керамика из двуокиси циркония Zr02 существует в двух модификациях: моноклинной (до 1040— 1080°С)’ и тетрагональной (выше 1600°С). Обратимый полиморфный переход из первой модификации во вторую сопровождается 7%-ной усадкой и растрескиванием изделия. Поэтому Zr02 стабилизируют добавкой 3— 8% СаО, вследствие чего тетрагональная модификация переходит в более стабильную кубическую. Ввиду низкой термостойкости стабилизированной Zr02 при изготовлении из нее изделий добавляют ‘Д моноклинной ее модификации, имеющей меньшее термическое расширение и повышающей поэтому термостойкость материала.

По назначению пленкообразующие’материалы делятся на:

клеи, применяемые для соединения (склейки) различных материалов;

герметики — для уплотнения и герметизации заклепочных швов обшивки кабин, топливных отсеков, крыльев и корпусов летательных аппаратов, а также фиксации резьбовых соединений;

лакокрасочные материалы, используемые в качестве противокоррозионных, электроизоляционных, теплозащитных и декоративно-отделочных покрытий;

компаунды — пропиточные и заливочные составы, служащие для влагозащиты, повышения диэлектрических и механических свойств в электрорадиоприборах и аппаратах.

В качестве пленкообразующего вещества (основы) в этих материалах применяют термопластичные полимеры, синтетические и природные смолы, растительные масла, каучуки, эфиры целлюлозы, битумы, белки и др.

Важнейшее специфическое свойство всех пленкообразующих материалов — адгезия, т. е. способность сцепляться с поверхностью, на которую они нанесены. Адгезия обеспечивается комплексом физико-химических и механических явлений на границе пленкообразующее — подложка: силами межмолекулярного взаимодействия, электрическим притяжением, диффузией молекул одного полимера в другой, а иногда и химическим взаимодействием. При рассмотрении адгезионных явлений необходимо учитывать также когезию— взаимодействие между молекулами в объеме данного тела, которое определяет собственную прочность пленки материала. Лучшие пленкообразующие вещества — это такие, у которых адгезионное притяжение к подложке выше собственной ко-гезии.

Сегнетова соль имеет следующие недостатки: малую механическую прочность, она растворима в воде, анизотропна   (поэтому кристаллы  можно вырезать только в определенном направлении по отношению к кристаллографическим осям), имеет низкое значение верхней точки Кюри.

Приборы, в которых применяют керамические сегне-тоэлектрики, разнообразны.

1.  Малогабаритные конденсаторы с большой емкостью. Основные параметры материалов (е, 0С и др.) можно изменять в широких пределах, варьируя состав соответствующих твердых растворов.

2.  Пьезоэлектрические преобразователи и резонаторы, например пьезоэлементы, используют в микрофонах,

звукоснимателях, излучателях и приемниках ультразвука, датчиках давлений и. вибрации. Для них применяют пьезоэлектрики на основе ВаТЮ3, твердых растворов NaNbOs —KNbOs (отличаются высокой термостабильностью пьезоэлектрических параметров), твердых растворов РЬТЮз — PbZr03 (ЦТС), имеющих высокие значения пьезомодуля и диэлектрической проницаемости (1800), а также термостабильного по свойствам PbNb206, химически стойкого при высоких температурах, с хорошими пьезосвойствами.

3.  Диэлектрические усилители, модуляторы и другие управляемые устройства, в которых необходим материал с большой нелинейностью поляризации.

4.  Счетно-решающие машины. Монокристаллы сегнетоэлектриков используют для запоминающих устройств,

‘так как они дают прямую петлю гистерезиса. Их пре-

имущества по сравнению с ферритами — меньшие габариты и значительно меньшее потребление энергии.

Электрофарфор состоит из 30% каолина — белой глины, 20% огнеупорной глины, 25% кварцевого песка, 25% полевого шпата.

Фарфор, применяют для изготовления изоляторов, электрической арматуры в цепях низкого напряжения, каркасов реостатов и др. В радиоаппаратура эл*ектро-фарфор применяют в цепях постоянного тока и низкой частоты, а на радиочастотах — для изоляторов приемных антенн.

Недостатки электрофарфора — большие диэлектрические потери, резко возрастающие с повышением температуры, а также малая прочность на изгиб. Сейчас разработаны   установочные материалы со значительно

более высокими показателями свойств. К ним относятся материалы системы А1203 — Si02 — ВаО (в порядке снижения потерь): радиофарфор, корундмуллитовая керамика, цельзиановая керамика, ультрафарфор, алюминоксид, а также материалы системы AI2O3 — Si02 — MgO — стеатиты, отличающиеся от указанных большей пластичностью массы заготовки, лучшей формуемостью и меньшей усадкой при обжиге. Из них изготовляют многие мелкие радиодетали с плотной или пористой структурой. Пористые алюминоксид, цельзиан и стеатит широко применяют в качестве вакуумной керамики. Она способствует более полной откачке газов и уменьшает вредное влияние распыления металлов внутри вакуумной аппаратуры. Другие виды пористой керамики, обладающие более низкими изоляционными свойствами (шамот, кордиерит, тальк-дунит и др.), используют для изготовления термостойких деталей муфельных печей, оснований проволочных резисторов, реостатов и др. Они отличаются невысокой плотностью (до 2000 кг/м3) и малой теплопроводностью.

1.  Использование пироэффекта сегнетоэлектриков для регистрации инфракрасного и СВЧ-излучения. При попадании лучистой энергии на зачерненную поверхность сегнетоэлектрика изменяется спонтанная поляризация, т. е. меняется величина заряда, что можно легко измерить. Приборы с ВаТЮз, сегнетовой солью, триглицин-сульфатом очень чувствительны (постояннная времени 10_6 с). Это делает сегнетоэлектрики перспективными для быстроменяющихся тепловых потоков.

2.  Применение сегнетоэлектриков в качестве пози-сторов, имеющих положительный температурный коэффициент электросопротивления ар. Чистый BaTi03 при 20° С имеет высокое удельное электросопротивление (ру=107-М09 Ом-м) и отрицательный <хр; при введении

в-ВаТЮз 0,2—0,3% (мол.) ионов падает до значений 10~3—10 Ом-м. При нагревании таких веществ вблизи точки Кюри pv резко возрастает (на 2—7 порядков). Это позволяет использовать сегне-тоэлектрические позисторы для изготовления термосопротивлений, ограничителей тока, тепловых реле, термо-компеысаторов, стабилизаторов напряжений и др.

3.  Использование сегнетоэлектриков (например, КДР — калия дигидрофосфата КН2Р04) и антисегнето-в электрооптических устройствах для управления интенсивностью светового пучка с помощью электрического поля, в частности для высокочастотной модуляции света. Это имеет большое значение для приборов современной квантовой электроники.

4.  Применение сегнетоэлектриков и антисегнетоэлек-триков в лазерной технике в качестве нелинейных оптических материалов.

5.  Разработка сегнетоэлектрических преобразователей тепловой энергии в электрическую (высокого напряжения), базирующихся на изменении диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков при нагревании (материалы на основе модифицированного ВаТЮ3).

Почти полностью устраняются термообработкой (обжигом), в результате которой кристаллическая решетка окислов приобретает первоначальное состояние.

Керамики, применяемые в ядерной энергетике, дол-.   жны  обладать способностью задерживать или  рассеивать нейтроны.

Для работы в качестве замедлителя керамический материал должен иметь низкое значение поперечного сечения захвата нейтронов и высокое значение поперечного сечения рассеивания1.

Из представленных выше данных видно, что наилучшие свойства имеет ВеО, которую наряду с графитом и применяют в качестве материала —замедлителя ядерных реакций.

Механические свойства. Окисные керамики, как и другие хрупкие материалы, испытывают чаще всего на сжатие или изгиб, при этом аИзг составляет обычно от 7з до Va Сеж, а ав лишь от 7б до Vis огсж. Механические свойства керамик снижаются при повышении пористости изделий и окружающей температуры. Последняя зависимость представлена на рис. 109, из которого видно, что наибольшей прочностью при растяжении до температуры 1200° С обладает спеченная А1203, а при 1500° С, хотя и потеряв около половины прочности, ее несколько превосходит Zr02. Для сравнения на этом рисунке да-

ны также температурные зависимости прочности молибдена и графита.

Коэффициент Пуассона \х окисных керамик составляет 0,25—0,35 и при температурах Ниже пластической деформации мало зависит от температуры. При чаще всего встречающемся для этих материалов ц = 0,25 имепримере спеченной MgO — положительное влияние уплотнения материала в процессе прессования [3 мм/ /(мм-ч)—при прессованиии, 33,0 — при шликерном литье]. Заметно также, что наименьшая скорость ползучести— у А1203, низкая — у стабилизированной Zr02 и прессованной MgO и наибольшая — у ТЮ2.

В частности, Zr02 применяют для тепловой защиты в камерах сгорания двигателей. Тигли из двуокиси циркония применяют при плавке тугоплавких веществ.

Керамика из окиси бериллия ВеО замечательна высокой теплопроводностью, которая выше, чем у "чистого, бериллия (у других окисных керамик теплопроводность составляет лишь 0,1—0,2 от теплопровод –

ности соответствующего металла). С этим связана ее высокая термостойкость. Однако при резком охлаждении изделий из ВеО, нагретых при 2300° С, они полностью разрушаются. Это связано с полиморфными превращениями ВеО при 2100° С, сопровождаемыми 4%-ной усадкой материала. Достаточная термостойкость ВеО позволяет использовать ее для изготовления некоторых деталей реактивных двигателей. Высокая теплопроводность наряду с высокими диэлектрическими свойствами при больших температурах, легкостью и вакуум-плотностью ВеО наилучшим образом отвечает современным и потенциальным требованиям электронной техники.

Упомянутое выше использование спеченной ВеО как замедлителя нейтронов в значительной степени способствовало повышению температуры рабочей зоны, а следовательно, и эффективности ядерного реактора. На-, конец, тигли, изготовленные из ВеО, устойчивы к основным реагентам, и в них можно плавить щелочи и карбонаты, а также уран и торий, чистые бериллий, платину и другие металлы. Вследствие токсичности ВеО, особенно необожженной и в виде легкорастворимых солей бериллия, работать с ней можно только при соблюдении необходимых мер безопасности.

Керамика из окиси магния MgO вследствие ее высокого теплового расширения и низкой теплопроводности имеет низкую термостойкость, однако, применяя специальный режим горячего прессования в графитовой прессформе, в США получен из MgO материал для носовых конусов и передних кромок летательных аппаратов. Плотность этого материала составляет 3589 кг/м3, превышая теоретически рассчитанную, предел прочности при изгибе равен 280—316 МПа, сопро-, тивление тепловому удару при высоких температурах хорошее.

Окисную керамику получают спеканием тонкодисперсных порошков чистых высокотемпературных специально синтезированных окислов: алюминия, циркония (кислые окислы), бериллия, магния, кальция, тория, урана и церия (основные окислы).

В отличие от традиционной многокомпонентной керамики, состоящей из двух или трех фаз (кристаллической, аморфной и газовой), окисная керамика является однокомпонентной и состоит из кристаллической фазы, почти не сопровождаемой стекловидной и газовой. Это объясняется отсутствием глинистых компонентов и воздушных включений в виде пор. Такая компактная структура окисных керамик обеспечивает их высокую, приближающуюся к теоретической плотность (практически до нулевой пористости), высокие теплопроводность и температуру плавления, термическую и химическую стойкость, жесткость и устойчивость к ползучести. Поэтому окисные керамические материалы находят все возрастающее применение в новой технике в качестве конструкционных и специальных материалов, эксплуатируемых, в условиях воздействия особенно жестких термических, механических и химических факторов. Электропроводность окисной керамики невелика: у подавляющего большинства окислов удельное объемное сопротивление при 1000° С достигает значения порядка 104Ом-м, т. е. эти материалы являются диэлектриками. Исключение составляет U02, сопротивление которой при температуре < 1000° С равно менее 103 Ом-м и которая поэтому является полупроводником.

На рис. 107 приведена зависимость удельного объемного электросопротивления окисных керамик, которую для практических целей можно определить из следующего логарифмического уравнения:

Снижение электрического сопротивления при повышении температуры позволяет использовать спеченную двуокись циркония Zr02 в качестве компонента нагревательных стержней, работающих в окислительной газовой среде при высоких температурах.

Для обеспечения высокой прочности клеевого соединения необходимо:

1)   применять клей, смачивающий поверхность склеиваемого материала;

2)  полярные материалы склеивать полярными клеями, неполярные — неполярными. Поверхностям   неполярных

материалов по возможности сообщать свойства полярности (например,’полистирол и полиэтилен обрабатывать серной кислотой, галоидами и др.);

3)  при затвердевании клеевой пленки исключать возникновение в ней остаточных напряжений, которые могут разрушить соединение (необходимо наносить наиболее тонкий, равномерный слой клея);

4)   клеевая прослойка не должна быть жестче склеиваемого материала, иначе внешняя нагрузка может разрушить соединение из-за неравномерной концентрации в нем напряжений.

На качество клеевого соединения влияют также технологические факторы: а) подготовка поверхности перед склейкой (придание шероховатости, обезжиривание); б) количество наносимого клея (толщина клеевой пленки должна быть ~ 0,1 мм); в) режим отверждения клея: температура, давление, время выдержки.

Для склейки металлов применяют чаще всего клеи горячего отверждения (нагревание способствует образованию трехмерной молекулярной структуры). У клеев холодного   отверждения эту роль   выполняют   химически

Способность сохранять первоначальные свойства в течение длительного времени в присутствии кислорода и быстро полимеризоваться с образованием прочной пленки при отсутствии кислорода или при малом его доступе. Анаэробные уплотняющие составы используют при конт-ровке резьбовых соединений, подвергающихся вибрации, для посадки подшипников и шестерен. Применение анаэробных уплотнителей позволяет исключить использование контргаек, что дает большую экономию в массе, удешевляет операцию контровки, повышает прочность соединения благодаря увеличению площади сцепления с 30 до 100 % и исключает срыв резьбы. Они обеспечивают высокую химическую стойкость, хорошую герметичность и работоспособность при высоких давлениях. При отверждении анаэробные композиции не дают усадки И не требуют больших давлений.

Недостатки анаэробных композиции — невысокие теплостойкость и механическая прочность, дороговизна, токсичность.

Наряду с пьезоэффектом, который используют при изготовлении пьезоэлектрических преобразователей и резонаторов для гидро- и электроакустики, для сегнетоэлектриков характерны следующие свойства:

1)   очень сильная поляризуемость (е^ 50000); их выгодно использовать для изготовления малогабаритных конденсаторов большой емкости;

2)   нелинейная зависимость заряда Q от напряжения Е. Поляризация сегнетоэлектриков связана с затратой энергии. На диаграмме имеется гистерезисная петля «переполяризации». Поэтому сегнетоэлектрики используют для изготовления диэлектрических усилителей, модуляторов и других управляемых устройств, в которых необходим интервал с большой нелинейностью поляризации;

3)   зависимость диэлектрической проницаемости от напряжения электрического поля; это позволяет, меняя напряжение, изменять емкость конденсатора;

4)   сильная зависимость поляризации от температуры. Для каждого материала существуют температуры верхней и нижней точек Кюри, отвечающие максимальным значениям диэлектрической проницаемости. Например, для сегнетовой соли нижняя точка Кюри равна —15° С, а верхняя +22,5°С (рис. ПО);

5)   способность давать прямоугольную петлю гистерезиса на диаграмме электрическая индукция *— напряжение. Это позволяет использовать подобные сегнетоэлектрики для элементов запоминающих устройств (рис. 111).

Сегнетоэлектрики классифицируют на две группы:

а)   дипольные (дипольные кристаллы с водородными связями), например сегнетова соль, дигидрофосфат калия КН2Р04 и др.;

б)   ионные (ионные кристаллы), например титанат бария ВаТЮз, ниобат калия KNb03 и др.