Корунд высокой твердости используют в качестве конструкционного материала. Фильеры из окиси алюми­ния применяют для протяжки стальной проволоки, рез­цы из А12О3 используют в качестве металлорежущего инструмента при больших скоростях. Прочность, износостойкость и режущие свойства инструментальной кера­мики на основе корунда улучшаются с увеличением дис­персности частиц и степени их однородности. Оптималь­ными для инструментальной керамики являются зерна корунда 1—2 мк, пористостью не выше 1%.

Для получения плотной, мелкокристаллической кера­мики на основе окиси алюминия применяют различную технологию производства: обжиг в вакууме, горячее прес­сование, небольшие добавки других соединений и элемен­тов для улучшения спекания и увеличения плотности и структуры материала.

Замечательные свойства окиси бериллия (ВеО) также обусловливают ее широкое применение в новой технике. Она имеет температуру плавления 2530±30°С.

Огнеупорная керамика на основе окиси бериллия устойчива на воздухе, в среде углекислого газа, аргона, азота, в вакууме до 1800° С. Химическая устойчивость ВеО превосходит химическую устойчивость большинства окислов металлов. Однако окись бериллия неустойчива в среде галогенов и сернистых газов.

Изделия из ВеО отличаются хорошими диэлектриче­скими свойствами. Удельное сопротивление их выше, чем у большинства изоляторов из чистых окислов. Окись бе­риллия обладает исключительно высокой теплопроводно­стью (при нормальной температуре в 7 раз превышает теплопроводность плотных изделий из Аl2Оз). По тепло­проводности ВеО занимает следующее место после та­ких металлов, как золото, серебро и медь. Окись берил­лия обладает исключительно высокой удельной теплоем­костью из всех огнеупорных окислов. Это свойство при­обретает особое значение там, где необходимы хорошие теплорассеяние и теплопроводность, например в ядерной технике. Окись бериллия находит широкое применение в электронной технике, в металлургии редких и чистых металлов.

Окись бериллия благодаря высокому коэффициенту замедления тепловых нейтронов представляет значитель­ный интерес для атомной энергетики.

Из ВеО получают нитевидные монокристаллы с сопро­тивлением на изгиб около 150000 кГ/см2. Для окиси бериллия, применяемой в электронике, основное значение имеют теплопроводность, прочность, электрическое со­противление, диэлектрические свойства и постоянство этих свойств.

Большой теоретический и практический интерес для новой техники приобрела двуокись циркония, температу­ра плавления которой 2715° С. Двуокись циркония суще­ствует в двух модификациях. Полиморфное превращение моноклинной формы ZrO2 в тетрагональную протекает с изменением объема. Объемные изменения достигают 7%. Поэтому нельзя получать изделия из чистой двуоки­си циркония. Ее стабилизируют такими окислами, как CaO, MgO, переводя Zr02 в устойчивую кубическую модификацию.

Двуокись циркония, стабилизированная окисью каль­ция при высокой температуре, является хорошим про­водником электричества при повышенных температурах и неплохим теплоизоляционным материалом. Двуокись циркония при стабилизации окисью иттрия обладает большей электропроводностью (в пределах 750—1350°С), чем стабилизированная окисью кальция.

Двуокись циркония широко используется при изго­товлении огнеупоров для тепловой изоляции печей, ап­паратов и реакторов, работающих при высоких темпе­ратурах, топливных элементов в системе Zr02—U02, огнеупорных тиглей, в качестве покрытия на металлах. Сравнительно невысокая плотность Zr02 (5,8 г/см3) на­ряду с малой теплопроводностью позволяет использо­вать ее в качестве тепловой изоляции в ракетной тех­нике. Чистая двуокись циркония обладает значительной адсорбционной способностью в отношении тепловых нейтронов и высоким поперечным сечением за­хвата.

Из семейства лантанидов все большее внимание ста­ла привлекать двуокись церия (Се02), температура плавления которой 2725±20°С. Стекла, содержащие СеО2 приобретают повышенную устойчивость к гамма-излучению. Двуокись церия применяют также для обесцве­чивания, окрашивания и производства стекол, устойчи­вых к действию ультрафиолетовых лучей.

Для ряда областей новой техники представляет ин­терес двуокись урана (UO2), имеющая температуру плавления 2760±30°С. По электрическим свойствам она является полупроводником. При работе с UO2 необхо­димо соблюдать определенные меры предосторожности вследствие ее радиоактивности. Изделия из UO2 — это чаще всего тигли для плавки урана, тория и других ме­таллов. Широко применяется двуокись урана в качестве тепловыделяющего элемента в реакторах различных типов.

Двуокись тория (Th02) является самым тугоплавким окислом, его температура плавления 3050 + 200° С. Дву­окись тория радиоактивна. Ввиду очень высокой стоимо­сти применение ее в качестве огнеупорного материала ограничено. Она применяется только в тех случаях, когда ни А12О3 ни Zr02 не могут быть использованы.

В последнее время двуокись тория получила широкое применение в области атомной энергии как в составе теплопроводящих ядерных элементов, так и в виде кон­струкционного материала. Тигли из спеченной двуокиси тория применяют при температурах до 2700° С.

Изделия из двуокиси тория обладают сравнительно высокой механической прочностью, что позволяет при­менять их в качестве конструкционных деталей.

В США разработан новый тип керамики — иттрийлокс. Иттрийлокс состоит из 90% окиси иттрия и 10% двуокиси тория и представляет собой однофазный поли­кристаллический материал с размером зерен 10—50 мк. Он обладает прозрачностью стекла, но выдерживает более высокие температуры.

Иттрийлокс характеризуется комплексом свойств, ко­торым не обладает никакой другой керамический ма­териал. Он может повысить характеристики высокоин­тенсивных ламп накаливания и разрядных ламп. Иттрийлокс прозрачен как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной области (А,—0,24 и 9,0 мк соответствен­но), показатель преломления этого материала равен 1,91, поглощение света в видимой области при толщине образца 2 мм не превышает 3%.

Многие свойства керамических материалов в большой степени зависят не только от химического и фазового состава, но и от микроструктуры материала, которая определяется химическим составом исходного сырья и технологией изготовления материала.

Важной проблемой является разработка способов получения поликристаллической керамики с повышен­ной пластичностью. Можно предположить, что если моно­кристаллы окислов обладают пластичностью, то она будет в известной степени сохраняться и у поликристал­лической керамики. Материал в этом случае должен со­стоять из очень чистых окислов, быть мелкозернистым,

не включать другие фазы и не содержать пор. Получе­ние керамики с повышенной пластичностью позволило бы решить очень важную техническую проблему высоко­температурных конструкционных материалов.

КЕРАМИКА ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА

Особый интерес для целого ряда облас­тей новой техники представляют материалы, получаемые на основе кварцевого стекла.

Кварцевое стекло представляет собой двуокись крем­ния в стеклообразном состоянии. Его получают плавле­нием при температурах выше 1700°С чистых природных разновидностей кристаллического кварца (горного хрус­таля, жильного кварца или чистых кварцевых песков). Выпускаемое промышленностью кварцевое стекло имеет следующий состав: SiO2 — 99,95%, А1203 — 0,01%, Fe2O3 —0,004%, СаО —0,028%, MgO — 0,012%, Na20 — остальное.