Какую температуру выдерживает керамика

23.07.2019 Инфо

Температура плавления керамики
1. Температура плавления керамики распространенных типов
Керамическая посуда: за и против
Мосгончар +7 (495) 971-86-78
1. Температурный режим обжига керамики этапы обжига
2. ОСТЫВАНИЕ
Какую температуру выдерживает керамика
ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
1. Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
Ученые открыли самый жаропрочный материал с температурой плавления выше 4000 градусов Цельсия

Температура плавления керамики

Температура плавления керамики распространенных типов

В таблице представлены значения температуры плавления керамики различного состава. Температура плавления высокотемпературной керамики в таблице находится в интервале от 2000 до 4040°С.

Дана температура плавления следующих типов керамики (начиная с самой тугоплавкой): карбиды, бориды, силициды, оксиды, нитриды, сульфиды металлов (гафния, тантала, циркония, ниобия, титана, тория, кобальта, самария, лантана, иттрия, алюминия, урана, ванадия, вольфрама, бериллия, стронция, скандия, бария, гадолиния, молибдена, германия, неодима): HfC, TaC, NbC, HfB2, TiN, TiC, TaB2, TaN, NbB2, HfN, ZrN, TiB2, ThO2, ThN, CoO, NdB6, SmB6, LaB6, Ta4Si, MgO, Ta5Si3, UB4, SrO, CeS, BeO, Cr2O2, Nb5Si3, TaB, ThS, TaS, Nb2N, Y2O3, AlN, U2C, VB2, WB, UB2, VN, MoB, UC, La2O3, YC, W2B5, BeB6, YB6, CaC2, Th3S, TpS7, NbB,NbB4, VC, HfO2, W2B, W2C, UO2, WC, MoC, диоксид циркония ZrO2, ZrB12, YN, ThC2, ScN, UN, ScB2, Mo3B2, VB, Zr5Si3, UC2, SrB6, UB12, CaB6, BaB6, Ba3N2, ThB4, Be3N5, BaS, Be3N2, Ti2B, CrB2, TaSi2, Nd2S3, GeB6, WSi2, ThB6, ZrSi, Mo2B, NdS, Ti5Si3, GdB4, TpN4, MoB2, La2S3, V3B2, Al2O3, CrB, Ce3S4, MoSi2, TiO, Al2O3·BaO.

По данным таблицы можно выделить наиболее тугоплавкую керамику на основе карбидов гафния, тантала и циркония. Температура плавления такой керамики составляет величину от 3500 до 4040°С.

Источник:
Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.

Свойства марганца: плотность, теплопроводность, теплоемкость
Теплопроводность, теплоемкость, свойства фреона-113 (R113, CCl2FCClF2)

Керамическая посуда: за и против

Существует три основных вида покрытий для посуды: то, которое мы привыкли называть «тефлоновым» (что не совсем верно, зато смысл понятен), эмалевое (сейчас его можно встретить все реже и реже) и керамическое. Если с первыми двумя мы знакомы достаточно хорошо, то последнее, керамическое покрытие, вошло в обиход сравнительно недавно. Но позиции его уже довольно прочны. А вот прочно ли оно само.

Плюсы

Преимуществ у керамики немало. К примеру, она выдерживает температуру нагрева до 450 °С. Для сравнения: посуду с тефлоновым покрытием можно нагревать без ущерба для ее свойств лишь до 250 °С. Керамическое покрытие – гладкое и идеально ровное – превращает процесс мытья посуды в детскую забаву: протер влажной тряпочкой, вытер насухо полотенцем – и готово. Недаром в Европе керамику относят к категории easy-clean, то есть легкой в уходе. Одна из причин, по которой посуда с керамическим покрытием пользуется такой популярностью, – это возможность готовить на ней без масла. Нужно ли говорить, насколько отрадна эта новость для следящих за фигурой? Наконец, посуда с керамическим покрытием выпускается в такой богатой цветовой гамме, что радуга меркнет на ее фоне. Яркие цвета возбуждают аппетит – доказано!

Минусы

К сожалению, антипригарные свойства керамического покрытия, на начальном этапе использования посуды часто даже превосходящие тефлон, достаточно быстро начинают сдавать позиции… Если вы планируете оставить ее своим детям и внукам, придется вас разочаровать. Кроме того, далеко не всю посуду с таким покрытием можно мыть в посудомоечной машине. Внимательно читайте рекомендации производителя перед покупкой. Но выбор – личное дело каждого. Что предпочесть: приготовление пищи без масла, легкое мытье и абсолютную экологичность или лишние 5 лет службы посуды? Вам решать.

Керамическая посуда: как с ней обращаться

Запаситесь силиконовыми лопатками и ложками, а также мягкими губками.
Не ставьте посуду на плиту или на стол «в сердцах», с силой – давайте будем нежнее.
Покупайте посуду от известного и, главное, специализирующегося на этих покрытиях производителя.
Выбирайте изделие тяжелее и толще – оно будет равномернее нагреваться и дольше отдавать тепло. Это хорошо с кулинарной точки зрения. Кроме того, изделия из тонкого металла, при резком перепаде температур, например, при мгновенном охлаждении под струей воды, могут деформироваться.

Марки керамической посуды

Одним из первых покрытий, пришедших на наши кухни, был Thermolon (от GreenPan и Welen). Исходные материалы для него: кремний, кислород и углерод. Из школьной химии вспоминаем, что это песок. Покрытие нейтрально ко всем видам продуктов, то есть можно и готовить, и хранить еду.

Покрытие Ecolon (от Frybest)позиционируется как абсолютно безопасное для человека и окружающей среды – при его производстве не используются тяжелые металлы, а только «дружественные» природные компоненты. Инструкция разрешает использование металлических аксессуаров.

Покрытие Сeramiсa (от Moneta). Данный производитель предлагает добротную посуду от бюджетной, но довольно тонкой, до той, что подороже и с толстенькими стенками. Есть модельный ряд квадратной посуды Forma 2 – стильно и красиво.

Керамическое покрытие от Tefal не содержит ПФОА (перфтороктановую кислоту). Непосредственно при производстве данное вещество используется – производитель этого факта не скрывает, однако при обжиге оно улетучивается и в готовом продукте отсутствует совершенно, что подтверждают исследования.

Разумеется, это далеко не полный перечень производителей. Однако какую бы марку вы ни выбрали, помните главное: керамика требует бережного отношения.

Мосгончар +7 (495) 971-86-78

Температурный режим обжига керамики этапы обжига

Обжиг керамики подразделяется на несколько этапов в зависимости от температуры нагрева печи.

20 — 100
На начальном этапе разогрева происходит удаление влаги из глины или другой керамической массы. Разогрев должен проходить медленно. Самое главное — соблюдать равномерность нагрева. Скорость нагрева определяется толщиной стенок изделия: чем толще стенки, тем медленнее должен быть нагрев.

100 — 200
На этом этапе продолжается процесс удаление влаги из массы все еще продолжается. Важно помнить, что показания температуры на приборе, как правило, выше температуры самого изделия, особенно в толще или если изделие расположено на толстой подставке, которая поглощает часть тепла. Также начинается усадка глазурей. В этот промежуток нагрева, поскольку из изделия все еще выпаривается вода, глазурное покрытие подвержено риску растрескивания или фрагментарных сколов. Нагрев должен быть равномерным, так как из люстровых покрытий выделяются летучие органические соединения.

200 — 400
В этом интервале выгорают органические соединения. Хороший приток воздуха особенно необходим, если содержание в массе органических вещество высоко (деколи, люстры, связующее надглазурных красок и мастик).

550 — 600
При разогреве печи до этих температур происходит фазовое превращение кварца, которое характеризуется скачкообразными изменениями внутренней энергии вещества и, соответственно его плотности, а также теплоемкости, сжимаемости и коэффициента термического расширения. Поэтому на стадии охлаждения керамика может потрескаться (т.н. «холодный» треск).

400 — 900
В этом промежутке из глины выделяется химически связанная вода, а также разлагается ряд содержащихся в ней минералов. Также разлагаются хлористые и азотнокислые соли.

600 — 800
При этих температурах начинается расплавление надглазурных покрытий, а также легкоплавких флюсов (свинцовых и других).

750 — 800
В этом интервале, который иногда называют третьим декорирующим обжигом, происходит выгорание сульфидов, а также размягчение поверхности глазури и диффузия красок, золота и т.п.

850 — 950
В этом интервале происходит разложение содержащихся в керамической массе мела и/или доломита. Начинается взаимодействия составной части керамической массы — кремнезема — с карбонатом кальция и магния. Эти процессы сопровождаются выделениями углекислого газа.
На этом этапе также заканчиваются все превращения глинистых веществ: прочность черепка обеспечивается за счет спекания самых мелких частиц.
К концу интервала майоликовых глазури, как правило, уже полностью расплавляются.

1000 -1100
На этом этапе происходит уплотнение и деформация черепка, начинают размягчатся полевые шпаты.
Жидкая фаза появляется как результат интенсивного взаимодействия кремнезема и извести.
Также интенсивно разлагаются сульфаты, что сопровождается выделением сернистого газа.
Происходит плавление нефелин-сиенита.

1200 -1250
В данном интервале спекаются фаянсовые и беложгущиеся керамические массы.
В расплаве полевого шпата растворяются кремнезем и каолинит.

1280 — 1350
В этом температурном интервале иглы муллита пронизывают фарфоровую массу, что после выхода из обжига является основой высокой прочности и термостойкости. Процесс носит название муллитообразования.
Также тонкодисперсный кварц преобразуется в кристобаллит.

1200 — 1420
Этот интервал используется для обжига фарфора. При таких высоких температурах диффузия происходит очень быстро. Также при таких температурах, если обеспечены необходимые окислительно-восстановительные условия обжига, происходят процессы восстановления рыжих оксидов железа в более благородные голубые.

ОСТЫВАНИЕ

1420 — 1000
Масса и глазури пребывают в достаточно пластичном состоянии, таким образом изделие охлаждают так быстро, насколько позволяют технические характеристики печи.
Если использовать глазури, склонные к кристаллизации, то медленное охлаждение или выдержка до 10 часов в этом интервале, как правило, приведет к росту кристаллов.

1000 — 700
Здесь начинается окисление марганца, низших оксидов меди и прочих металлов, если таковые содержатся в составе, в высшие.
Недостаток кислорода в печи может дать поверхности изделия металлизацию. Если запланировано восстановление, то его нужно производить именно в этом интервале. Восстановительную среду нужно поддерживать как минимум до 250-300С, а лучше до почти комнатных температур.

900 — 750
Масса (черепок) и глазурь перешли в хрупкое состояние и остывают уже как единое целое. Если КТР не согласованы, то возможны отскок глазури, цек и даже повреждение изделия.

600 — 550
На этом этапе происходит обратное фазовое превращение кварца с резким объемным изменением. Слишком быстрое прохождение этого интервала может вызвать «холодный» треск.

300 — 200
В этом интервале происходит фазовое превращение кристобаллита. Он образовался при температуре 1250 — 1300, если в массе был очень тонкодисперсный кремнезем. Дверь печи не нужно открывать быстро.

250 — 100
В этом интервале продолжается охлаждение. В толстых частях изделий, а также в глубине печи температура гораздо выше, чем в тонких частях и чем показывает измерительный элемент. Изделиям необходимо дать остыть равномерно.

Какую температуру выдерживает керамика

Огнеупорность — способность материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур.

Характеризуется она температурой, при которой стандартный образец в виде трехгранной усеченной пирамиды при нагревании в печи но заданному режиму размягчается и, оседая, касается своей вершиной подставки, на которой он укреплен.

Характеризуемые этим показателем материалы подразделяются на легкоплавкие (менее 1350°), тугоплавкие (1350-1580°) и огнеупорные (более 1580°), которые в свою очередь подразделяются на собственно огнеупорные (от 1580 до 1770°), высокоогнеупорные (от 1770 до 2000°) и высшей огнеупорности (выше 2000°).

Из керамических материалов и изделий к огнеупорным можно отнести шамотные (огнеупорность 1610-1750°) огнеупоры.

Термостойкость — свойство материала не растрескиваться при резких и многократных изменениях температуры.

Она повышается по мере уменьшения относительного температурного коэффициента линейного расширения материала и приобретения им однородной структуры.

Термостойкость усиливается глазурованием. Надлежащей термической стойкостью должны обладать плитки для внутренней облицовки стен, встроенные детали, канализационные трубы и др.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать требуемое по условиям долговечности число циклов попеременного замораживания и оттаивания. Материал считается морозостойким, если он после испытания по заданному режиму не утратил своей прочности или снизил ее не более чем на 25% и потерял в весе не более 5%.

Оценка по морозостойкости имеет большое значение для стеновых, кровельных, дорожных материалов, а также для материалов, применяемых при устройстве наружной облицовки. Этот показатель свойств регламентируется соответствующими нормативными документами.

Например, морозостойкость кирпича строительного легкого должна быть не менее 10 циклов, киряича глиняного обыкновенного, лекального, а также стеновых камней — не менее 15 циклов и т. д.

Для повышения морозостойкости кирпича весьма важное значение имеют однородность глиняной массы, отсутствие в ней легкорастворимых солей, отсутствие свилеватости (волнообразной слоистости) при формовании, правильно выбранные режимы сушки и обжига, обеспечивающие получение изделий без трещин. Морозостойкость может быть повышена также введением в шихту выгорающих добавок, переходом на изготовление пустотелого кирпича. Испытание на морозостойкость является обязательным для всех фасадных облицовочных материалов.

Термическое расширение — свойство материала увеличивать свои размеры при нагревании. Это свойство керамических материалов встречается при устройстве футеровок вращающихся печей, вагранок, сводов туннельных, кольцевых и других печей с применением при этом глин, каолинов, различных видов шамотных изделий.

При подборе керамических масс и глазурей для них одним из основных параметров является относительный температурный коэффициент линейного расширения (?), а также относительный температурный коэффициент объемного расширения материалов (?), определяемые по формулам:

где l, l₁, ?, v₁ — соответственно начальные и конечные линейные размеры и объемы образца в температурном диапазоне определения ? и ?, t. t₁ —начальная и конечная температура в диапазоне определения.

В таблице ниже приведены значения относительного температурного коэффициента линейного расширения для не которых материалов.

В интервале температур от 20 до 1000° средний относительный температурный коэффициент линейного расширения фарфора 30· 10 -7 , фаянса 47-58 · 10 -7 .

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Главное меню

Навигация по записям

Ученые открыли самый жаропрочный материал с температурой плавления выше 4000 градусов Цельсия

Исследователи из Имперского колледжа в Лондоне (Imperial College of London) обнаружили, что смесь карбида тантала и карбида гафния в определенных пропорциях является материалом, имеющим самую высокую температуру плавления среди всех известных людям материалов. Точка плавления этого композитного керамического материала вплотную приблизилась к отметке в 4 тысячи градусов Цельсия, и это позволит создать на базе такой керамики новый класс жаропрочных материалов, выступающих в качестве тепловой защиты космических кораблей и будущих гиперзвуковых авиалайнеров.

Карбид тантала (TaC) и карбид гафния (HfC) являются высокостабильными химическими соединениями, способные, помимо чрезвычайно высокой температуры, выдержать еще целый ряд экстремальных неблагоприятных факторов, которые присутствуют в перегретой среде активных зон атомных реакторов, к примеру.

До последнего времени у ученых отсутствовала возможность точного измерения температуры точки плавления композитных керамических материалов на основе карбида тантала и карбида гафния, традиционными методами удавалось измерить лишь температуру точки плавления каждого из этих материалов в отдельности и самых низкотемпературных вариантов их комбинаций.

В своих исследованиях ученые из Лондона использовали чистые карбид тантала, карбид гафния, и три вида их “керамического сплава” Ta1?xHfxC, при x = 0.8, 0.5 и 0.2. А для измерения температур точек плавления этих материалов использовалась специально для этого разработанная технология лазерного нагрева.

Для нагрева керамического материала использовалась последовательность из четырех лазерных импульсов. Первым импульсом был самый низкоэнергетический импульс, длительность которого составляла около 1000 миллисекунд. Мощность каждого последующего импульса увеличивалась, с одновременным уменьшением его длительности на несколько сотен миллисекунд. Такой плавный и многоэтапный разогрев материала был необходим для минимизации возникающих тепловых напряжений в материале и снижения риска механического разрушения испытуемых образцов.

Полученные учеными результаты полностью подтверждают результаты предыдущих исследований. Согласно этим результатам чистый карбид тантала плавится при температуре 3768 градусов Цельсия, а температура плавления карбида гафния составляет 3958 градусов Цельсия. Самую высокую температуру точки плавления имеет композитный керамический материал HfC0.98, который плавится при температуре 3959 градусов Цельсия, и этот материал является самым тугоплавким материалом на сегодняшний день.

В ближайшем времени ученые планируют проведение подобных исследований по отношению к композитным керамическим материалам с другим процентным содержанием исходных компонентов. Кроме этого, планируется произвести исследования материалов, состоящих из четырех типов атомов Ta-Hf-C-N, которые, согласно теории, должны иметь еще большую температуру плавления нежели материалы на основе трех типов атомов Ta-Hf-C.