Керамика как материал будущего
· создание минимально охлаждаемого двигателя;
· создание полностью керамического двигателя, не требующего охлаждения и смазки жидкими смазочными маслами.
Нанесение термобарьерных покрытий из керамических или керметных материалов на металлические детали, как уже отмечалось, началось еще в 50-е годы, но до настоящего времени этот процесс находится на стадии исследований. В нашей стране наиболее изучен вопрос нанесения теплозащитных покрытий из различных керамических материалов на поршень и в несколько меньшей степени на клапана и крышку цилиндров.
В России появится керамический двигатель. Он сделан с помощью дешевой безусадочной керамики. ЗАО "Научно-инженерный центр "Керамические Тепловые Двигатели" им. А.М. Бойко (НИЦ КТД) заканчивает подготовку к испытаниям демонстрационного блока первого в России стационарного керамического газотурбинного двигателя. Заказчиком работ выступает ОАО "Газпром".В создание керамического двигателя ОАО "Газпром" вложило за 14 лет $16 млн. На завершение работ требуется еще $4 млн.
Керметы (керамико-металлические материалы)- искусственные материалы, получаемые спеканием металлических и керамических порошков. Сочетают ценные свойства керамики и металлов. Изделия из керметов — детали турбин и авиационных двигателей, режущий инструмент и т. д. Кермет состоит из сплава тугоплавких металлов и цементирующего металла-кобальта. Инструмент из металлокерамических твердых сплавов характеризуется высокой твердостью, износостойкостью в сочетании с высокой теплостойкостью. Их недостатком является высокая хрупкость и дороговизна некоторых компонентов. Скорость резания в 5-10 раз выше скорости резания быстрорежущими сталями.
Целью является объединение керамических свойств- твердость, устойчивость к окислению, термостойкость с металлическими- прочность и сопротивление удару. На рис. 3 приведены характеристики и преимущества керметов.
Ударопрочная броневая керамика. Впервые броневая керамика была использована в авиации армии США во время войны во Вьетнаме. С тех пор непрерывно растет применение армиями разных стран брони из керамики в комбинации с другими материалами для защиты сухопутных боевых машин, кораблей, самолетов и вертолетов. По разным оценкам рост применения броневой керамической защиты составляет около 5—7 % в год.
По своей природе керамические материалы являются хрупкими. Однако при высокой скорости нагружения, например в случае взрывного удара, когда эта скорость превышает скорость движения дислокаций в металле, пластические свойства металлов не будут играть никакой роли и металл будет таким же хрупким, как и керамика. В этом конкретном случае керамика существенно прочнее металла
Для массового производства керамики наиболее перспективен сравнительно дешевый оксид алюминия. По данным фирмы «Моrgan M. Ltd» (США), пластина из карбида бора толщиной 6,5 мм или из оксида алюминия толщиной 8 мм останавливает пулю калибром 7,62 мм, летящую со скоростью более 800 м/с при выстреле в упор. Для достижения того же эффекта стальная броня должна иметь толщину 10 мм, при этом масса ее будет в 4 раза больше, чем у керамической.