Определение термина «керамика». Керамические материалы и их классификация

Керамика, керамические материалы — это поликристаллические материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также спеканием оксидов и других тугоплавких соединений Первоначально термином «керамика» (от греческого «керамос» — глина, гончарное искусство) называли изделия, изготовленные из природных глин. Это определение не отвечает современным представлениям и может считаться лишь одним из частных случаев.

В настоящее время керамику можно определить как совокупность изделий, обладающих общими признаками. Керамические изделия (см. рис.) изготовляют из одного либо нескольких природных или техногенных неорганических неметаллических материалов путем их предварительного дробления, измельчения и перемешивания с добавлением при необходимости связующих и иных компонентов. Далее следуют формование полуфабриката из полученных масс (порошкообразных, тестообразных или жидкотекучих) и завершающая термическая обработка, обеспечивающая получение готовых изделий с заданной структурой, фазовым составом и свойствами.

Классификация керамических изделий.

Керамику принято подразделять, независимо от ее химического и фазового состава, по характеру структуры на два больших класса: грубую и тонкую, а по областям применения — на строительную, хозяйственно-бытовую, техническую, огнеупоры. При этом строительная керамика и огнеупоры относятся преимущественно к классу грубых изделий, хозяйственно-бытовая и техническая — к классу тонких изделий.

Строительная керамика включает производство как грубозернистых (кирпич, черепица, канализационные и дренажные трубы), так и тонкозернистых (глазурованные плитки, плитки для полов, санитарные изделия) изделий.

Изготовление строительной керамики — это многотоннажное производство, в котором используют исключительно природное сырье — глины, кварцевый песок и др., а в последнее время также шлаки, золы и другие отходы промышленности.

Хозяйственно-бытовая керамика включает разнообразные фарфоровые, фаянсовые, майоликовые, гончарные, тонкокерамические и другие изделия. Для производства большинства из них характерно применение природных материалов — глин, каолинов, кварца, полевого шпата, пегматита, некоторых искусственных плавней. Для их производства используют достаточно сложные многооперационные технологические схемы, включая двукратный, а в некоторых случаях и трехкратный обжиг, обусловленный необходимостью закрепления глазурей и декоров.

Техническая керамика наиболее разнообразна по своему составу, свойствам и применению. Это изделия электротехнического назначения (разнообразные изоляторы), для электронной техники (конденсаторы, вакуумплотная керамика для различных узлов приборов), конструкционного назначения (детали для эксплуатации в условиях воздействия высоких механических нагрузок, температуры, агрессивных сред). К технической относят также пьезои ферромагнитную керамику, оптически прозрачную керамику, твердые керамические электролиты, проводящую и сверхпроводящую керамику, биокерамику и некоторые другие.

Изделия технической керамики должны обладать точными размерами и комплексом разнообразных специфических свойств, что обеспечивается совершенством технологии и тщательностью контроля качества полуфабриката и готовой продукции.

Огнеупоры, выделяемые в некоторых странах в отдельный класс, по технологии, оборудованию, структуре практически являются также керамическими изделиями, предназначенными для использования при высоких температурах преимущественно в тепловых агрегатах. Поскольку условия их эксплуатации (температура, механические нагрузки, газовые среды) весьма различны, их состав отличается большим разнообразием, обусловленным главным образом видом и чистотой исходного сырья.

Для производства огнеупоров используют различные виды природного и искусственного сырья. Это огнеупорные глины и каолины, кварциты, магнезит, доломит, хромиты, а также искусственно полученное сырье — глинозем, другие оксидные материалы, карбид и нитрид кремния и т. п.

Кроме штучных формованных изделий (кирпич, блоки, фасонные детали) производят также неформованные материалы для жаропрочных бетонов, обмазок, торкрет-масс, которые упрочняются и приобретают окончательные свойства непосредственно в ходе эксплуатации при высокой температуре, широко используют также пористые теплоизоляционные и высокоплотные плавленолитые огнеупоры. Последние изготовляют не обжигом, а плавлением соответствующей шихты с последующей кристаллизацией при охлаждении. Однако по своему строению, свойствам и применению они мало отличаются от огнеупоров, полученных спеканием при обжиге.